2013年3月1日
现代电子技术
Mar 201
第36卷第5期
Modern Electronics Tcchniquc
Vol36 No5
基于HFSS的瞬变电磁法发射线圈参数的仿真分析
王玉阳,姚丽,韦静
(沈阳工业大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳110870)
摘要:为了将瞬变电磁法更加广泛的应用到隧道超前地质劼探中,对瞬变
电磁发射线图的模型进行了研究。首先对
变电磁法的理论进行了分析,利用HFS有限元仿真,建立了发射线有限元模型,并分祈了一定空间内的磁场分布,同时
利用 Matab对发射线圏傲了数值模拟,最終的HSS仿真结果与 Matlab的数值模拟一致。为实际分析瞬变磁法的发射部
分提供理论依据,有助于瞬变磁发射菽置的結构设计和优化。
关键词:瞬变电磁;发射线图;数值模拟;有限元仿真; IIF'SS
中图分类号:TN827-
文献标识码
文章编号:1004-373X(2013)0.5-0157-04
Simulation and analysis of parameters of transient electromagnet
transmitting coil with HFSS
WANG Yu-yang, Y0 Li, WET Ji
School of Information Scicncc and Enginccring, Shenyang Univcrsity of Technology, Shenyang 110870, China
Abstract: For the purpose of achieving more wide application of transient electromagnet method in tunnel geological explo-
ration, a transient electromagnetic transmitting coil model is studied in this paper. The paper begins with the analysis of the theo
ry of transient electomagnetic method The finite element mode of the transmitter coil is established with IISS finite eement
simulation. Furthermore, an analysis of maguclic ficld distribution within certain space is made. Numcrical simulation of the
transmitting coil is also carried out with Matlab. Finally, the simulation result of HFSS is consistent with that of Matlah. The pa
per provides a theoretical basis of the practical analysis of the launch part in transient electromagnetic method, which contrib
utes to the structure design and optimization of the transient electromagnetic launchers
Keywords Lransicnl cleelrouagnel Lransmilling coil: numerical simulalion [nile clement simulalion; IIFSS
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1瞬变电磁法的基本工作原理
瞬变电磁场理论和应用领域十分泛,是电磁学中
变电磁法也称时间域电磁法( Time Domain Elec
发起来的一个新分支,主要研究电磁系统对电做脉冲 lromagnlelic Method,TM)即利用不接地回线或接地线
信号或电磁阶跃信号的电磁响应。近儿年利用瞬变电向地下发射一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场间歇期间,
磁法在高电阻围岩区进行了一些工程方的探测,取得利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。衰减过
了较好的效果,特別是在复杂地形、不易施工的地区,采
程·般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当于频率域
用瞬变电磁法探測煤矿采空区、地下灰岩溶洞、基岩裂中的高频成分,衰减快,趋肤深度小;而晚期成分则相当
于颍率域中的低频成分,衰减慢,趋肤深度大。通过测
隙,能够发挥出该方法独到的作用"
量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律,可得到
基于瞬变电磁场理论,本文利用HFSS软件进行仿
不同深度的地电特征り。
真分析。该软件具备仿真精度高,仿真速度快,可靠性
次磁场在周围传播过程中,如遇到地下良导电的
高等特点,是高频结构设计的首选工具,并广泛地应用于地质体,将在其内部激发产生感应电流,乂称涡流或二次
航空、航大、电子、半导体、计算机、通信等多个领域“。电流。由于二次电流随时间变化,在其周围义会产生新
利用HFSS仿真瞬变电磁发射线,能有效地分析定的磁场,即二次磁场,如图1所示
空同内的磁场分布況,为选择发射线圏参数提供「充2瞬变电磁法发射线圈
分的依据
2.1发射线圏理论研究
收稿日期:2012-11-21
瞬变电磁发射线圈相当于等效RCL回路,可看成