Система аэроэлектромагнитной съемки во временной области, метод и программное обеспечение для получения данных
Изобретение относится к области аэрогеологического картографирования. Сущность: система включает буксируемое устройство с гибкой несущей рамой. Гибкая несущая рама, расположенная на расстоянии от летательного аппарата, включает секцию передатчика с петлей передатчика и секцию приемника с датчиком, совмещенным с центральной осью секции передатчика. Гибкая несущая рама имеет легкую модульную конструкцию, позволяющую увеличивать и сокращать площадь поверхности секции передатчика для выполнения конкретных задач съемки. Петля передатчика посылает импульс в интервале «ON». В интервале «OFF» сенсорное устройство воспринимает ответный сигнал от земли. Дифференциальный усилитель, соединенный с сенсорным устройством, обеспечивает высокое усиление во время интервала «OFF». Элементы системы связаны с компьютером, на котором установлена управляющая компьютерная программа для управления функциями системы. Технический результат: повышение разрешающей способности. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в основном, к области аэрогеологического картографирования. Кроме того, настоящее изобретение относится к устройству для проведения геологической съемки с использованием электромагнитного метода во временной области.
Предпосылки создания изобретения
Электромагнитная съемка во временной области является быстро развивающейся областью геофизической съемки. Применение находит как наземная съемка, так и авиасъемка. Геологическое картографирование с использованием электромагнитной съемки во временной области включает уравнение для расчета величины зависящих от времени электромагнитных полей. Дополнительно, исходя из данных электромагнитных полей, основанных на факторах сопротивления, известным способом получают геологические данные.
Метод электромагнитной съемки во временной области первоначально был разработан для разведки проводящих рудных тел в резистивных подстилающих породах, но в настоящее время он также широко используется в целом в области геологического картографирования, гидрогеологии, исследований окружающей среды и т.д.
Метод заключается в генерировании периодических импульсов магнитного поля, проникающих под поверхность земли. При отключении этого магнитного поля в конце каждого импульса в геологическом пространстве возникают вихревые токи. Дополнительно происходит постепенное затухание этих токов и изменение их расположения и направления в зависимости от электрического сопротивления и геометрии геологических тел. Затем производится измерение электромагнитных полей указанных вихревых токов (также называемых переходными или вторичными полями) над поверхностью земли и их использование для картографирования и перспективного геологического интерпретирования известным способом.
Известным техническим средством для генерирования импульсов магнитного поля является передатчик, обычно состоящий из проволочной петли или многовитковой катушки, соединенной с выходом известного генератора импульсов электрического тока или формирователя передатчика. Обычно размер катушки передатчика составляет несколько метров в диаметре для бортового устройства и до сотен метров для наземных систем. В основном, чем больше диаметр катушки передатчика, тем сильнее его магнитный момент, который в последующем приводит к более глубоким и более точным исследованиям.
Дополнительная многовитковая катушка или система катушки x-y-z обычно служит в качестве приемника или датчика вторичного электромагнитного поля. С этой целью также применяются магнитометры. Принятые сигналы оцифровываются известным аналого-цифровым преобразователем (АЦП), обрабатываются и хранятся в памяти компьютера.
Преимущество систем аэромагнитной съемки во временной области заключается в скорости, с которой производится охват площади земли при проведении геологической съемки. Тем не менее, существует ряд технических проблем при проектировании систем аэромагнитной съемки во временной области, исходя из известного уровня техники.
Переданное электромагнитное поле обычно генерирует вихревые токи не только в земле, но также и в близлежащих металлических элементах, включая элементы системы и корпуса летательного аппарата. Вторичные поля этих токов ведут себя как шумы ввиду типичной нестабильности конфигурации системы и термических изменений в проводниках. Этот шум влияет на данные съемки, в результате чего, в основном, снижается их надежность при экстраполировании из них геологических данных.
Наиболее общий способ минимизации этого шума заключается в расположении приемника на достаточно большом расстоянии от формирователя передатчика. В результате такого разнесения формирователя передатчика и приемника вторичные поля вихревых токов в земле сопоставимы с вторичными полями металлических элементов, в результате чего уровень шума является незначительным. Такое решение используется в системах аэромагнитной съемки во временной области под брэндовым названием GEOTEM и MEGATEM (FURGO AIRBORNE SURVEYS LTD.) (GEOTERREX PTY. LTD.). Это конкретное решение включает гондолу с геофизическими приборами, буксируемую воздушным летательным аппаратом с неподвижным крылом, на буксирном тросе длиной приблизительно 130 метров.
Другая система аэромагнитной съемки во временной области известного уровня техники состоит из буксируемой вертолетом системы, производимой компанией Т.Н.Е.М. Geophysics Inc. В этой системе используется наполненный гелием шар для удержания ее датчиков в подвешенном состоянии на расстоянии от системы передатчика.
Один из недостатков этой системы известного уровня техники заключается в относительно низкой горизонтальной разрешающей способности системы ввиду относительно большого расстояния между катушкой передатчика и датчиком приемника. Еще одним недостатком являются трудности механического управления системой при взлете, посадке и маневрировании в полете.
Еще один метод известного уровня техник, используемый в настоящее время для минимизации шума такого рода, заключается в подавлении первичного поля передатчика, локализованного в металлических элементах системы, с применением специальной катушки, создающей в этой локальной зоне магнитное поле, противоположно направленное основному полю катушек передатчика. Такая технология используется в системе AEROTEM™ компании Aeroquest Ltd. с целью минимизации вторичных полей в металлических элементах электронной аппаратуры передатчика, которую размещают в буксируемой гондоле. Такое решение требует высокой механической прочности системы. В свою очередь это приводит к утяжелению рамной конструкции. Более тяжелая рама создает ряд недостатков. В частности, более тяжелая рама затрудняет буксировку гондолы для аппаратуры. Также относительно высокими являются производственные издержки и расходы на топливо, связанные с производством и применением системы AEROTEM™.
Еще один важный недостаток заключается в том, что ввиду необходимости создания более прочной рамы, имеющей относительной большой вес, на раму устанавливается в основном катушка передатчика меньшего диаметра, что приводит к снижению дипольного момента передатчика. В результате обычно создается недостаточный дипольный момент передатчика, не позволяющий проводить более глубинные измерения.
Еще одной проблемой систем известного уровня техники является то, что они не позволяют использовать оптимальную конфигурацию системы с расположением приемника в центре катушки передатчика. В катушке приемника индуцируется относительно высокое напряжение каждым из импульсов магнитного поля. Но это относительно высокое напряжение в свою очередь приводит к работе предусилителя приемника в режиме насыщения и, таким образом, делает его работу неэффективной во время проведения измерений системой в течение короткого периода после такого импульса. Это время является важным и необходимым для проведения измерения характеристик земли.
В результате при использовании существующих систем решение заключается в размещении приемника системы на расстоянии от передатчика, на котором мощность передаваемых импульсов намного меньше, так как сила этого поля уменьшается как обратная кубическая величина расстояния. Однако это приводит к несоблюдению оптимальной конфигурации системы.
В случае с системой AEROTEM™ метод решения проблемы импульсов высокого напряжения при одновременном сохранении оптимальной конфигурации системы, т.е. при расположении приемника в центре катушки передатчика, заключается в размещении катушки приемника внутри компенсационной катушки, по которой протекает противофазный ток передатчика, с целью подавления значительной части импульсов напряжения, индуцированных в катушке приемника во время нахождения передатчика в режиме «ON TIME», т.е. оказывающего существенное отрицательное воздействие на прием вторичного поля от земли.
Этот метод является эффективным для решения этой проблемы импульсов напряжения «on time» - времени включенного состояния -, тем не менее, процесс точного понижения напряжения этого сигнала снова требует жесткой конфигурации всех элементов, включая катушку приемника. Такое жесткое крепление препятствует созданию надлежащей виброизоляции катушки приемника, в результате чего нежелательная механическая вибрация оказывает влияние на катушку приемника, индуцируя электрические помехи и, следовательно, снижая чувствительность.
Другая техническая проблема заключается в создании максимального магнитного момента в катушке передатчика при минимальном весе, габаритах и электрической мощности. В вышеупомянутых системах значительная доля общего веса приходится на конструкцию и источники электропитания.
Еще одна проблема заключается в аэродинамическом сопротивлении во время полета. Сложная несущая конструкция с большими эффективными площадями поверхности создает исключительно сильное аэродинамическое сопротивление. Это снижает возможную скорость полета и увеличивает стоимость съемки.
Еще одни ограничением вышеупомянутых систем является ограничение по максимальному диаметру передатчика и, следовательно, по получаемому дипольному моменту. Обычно максимальный диаметр таких систем достигается относительно быстро, так как критерий жесткости требует значительного увеличения веса конструкции. Коэффициент жесткости вынуждает создавать конструкции с максимально допустимым весом, который способен поднять вертолет, не позволяя ввиду этого достичь желаемого диаметра.
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является создание системы аэромагнитной съемки во временной области, обеспечивающей более высокую разрешающую способность датчиков.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - аппарат в соответствии с настоящим изобретением, находящийся в воздухе, в данном случае буксируемый вертолетом.
Фиг.2 - вид буксируемого устройства в соответствии с настоящим изобретением в перспективе.
Фиг.3 - вид буксируемого устройства в соответствии с настоящим изобретением в вертикальной проекции.
Фиг.4 - вид буксируемого устройства в соответствии с настоящим изобретением сверху и вид снизу секции приемника буксируемого устройства.
Фиг.5 - конструкция секции передатчика буксируемого устройства частично в поперечном разрезе соединительной секции.
Фиг.5а - частичный вид конструкции секции передатчика буксируемого устройства на соединительной секции.
Фиг.5b - конструкция секции приемника в разрезе.
Фиг.5с - еще один вид в разрезе секции приемника.
Фиг.6 - вид секции стабилизатора буксируемого устройства в соответствии с его примером осуществления.
Фиг.7 - график, иллюстрирующий данные съемки, полученные буксируемым работающим устройством в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.8 - ресурсная схема системы, иллюстрирующая ресурсы системы в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.9 - схема программных ресурсов, иллюстрирующая ресурсы программного обеспечения в соответствии с настоящим изобретением.
На чертежах один вариант осуществления изобретения проиллюстрирован на примере. Следует понимать, что описание и чертежи приведены исключительно в иллюстративных целях и более полного понимания изобретения и не предназначены для определения объема изобретения.
Подробное описание предпочтительного примера изобретения
Настоящее изобретение заключается в системе аэромагнитной съемки во временной области 10. Система аэромагнитной съемки во временной области 10 включает летательный аппарат 12 и буксируемое устройство 14. На Фиг.1 показан летательный аппарат, представляющий собой вертолет. Тем не менее, также могут быть использованы самолеты, имеющие приемлемые взлетные и посадочные характеристики с точки зрения геологической съемки.
Следует понимать, что одна особенность настоящего изобретения заключается в том, что буксируемое устройство 14 отделено от летательного аппарата 12, но присоединено к нему с помощью приемлемого соединительного устройства. При условии обеспечения гибкой рамы, о которой речь пойдет ниже, буксируемое устройство 14 могло бы быть объединено с летательным аппаратом 12 для создания летательного аппарата для геологической съемки, включающего буксируемое устройство 14 в соответствии с настоящим изобретением.
Буксируемое устройство 14 в соответствии с настоящим изобретением обычно включает гибкую раму 15, показанную на Фиг.2. Гибкая рама включает секцию передатчика 16 и секцию приемника 18. В соответствии с настоящим изобретением секция приемника 18 в большинстве случаев осуществления изобретения в целом расположена в центре секции передатчика 16. Благодаря этому, в основном, обеспечивается оптимальная конфигурация, о которой шла речь выше.
Одна особенность настоящего изобретения заключается в простоте сборки, разборки и транспортировки буксируемого устройства 14 с одного места на другое. Другая особенность настоящего изобретения заключается в том, что гибкая рамам 15 в целом может регулироваться по размеру для соответствия конкретным условиям применения.
С этой целью секция передатчика 16 в конкретном осуществлении настоящего изобретения, как показано на Фиг.4, состоит, в основном, из восьмиугольной несущей рамы 20. Несущая рама 20 состоит из нескольких в основном трубчатых секций 22. Как показано на Фиг.5а, различные трубчатые секции на углах соединены с помощью коленчатых секций 24.
Трубчатые секции 22 могут состоять из одного элемента или нескольких взаимосоединяемых элементов. Трубки, используемые в настоящем изобретении, выполнены из композитного материала, например фибергласа или «Кевлара». В соответствии с другим вариантом компоненты (описанные ниже) несущей рамы 20 могут быть изготовлены из углеродного волокна для повышения прочности, предпочтительно с непроводящими участками по длине одного или более компонентов с целью предотвращения аномалий, которые могли бы быть вызваны полным проводящим контуром.
Один пример осуществления несущей рамы 20 в соответствии с описанием настоящего изобретения включает трубчатые секции 22 и коленчатые секции 24, и за счет добавления дополнительных трубчатых секций 22 или нескольких элементов, вместе образующих одну из трубчатых секций 22, а также путем добавления дополнительных коленчатых секций 24, обеспечивается формирование несущей рамы, имеющей большую площадь поверхности. Понятно, что трубчатые секции 22 и коленчатые секции 24 могут добавляться или удаляться с целью увеличения или уменьшения площади поверхности.
В то время как несущая рама 20, показанная на чертежах, имеет восьмиугольную форму, специалистам в данной области должно быть понятно, что настоящее изобретение также предусматривает несущие рамы 15, имеющие другие многоугольные формы, хотя многоугольная форма, приближающаяся к круговой форме, в основном является предпочтительной. Понятно, что модульные элементы, образующие вместе несущую раму 20, могут быть модифицированы с целью создания несущей рамы 20, имеющей в целом круговой профиль. Кроме того, при применении настоящего изобретения, когда не требуется транспортировка и регулировка размера гибкой рамы 15, несущая рама может быть выполнена в виде единой цельной конструкции в противоположность модульной конструкции, описанной выше.
Следует понимать, что конструкция несущей рамы 20, описание которой приведено в настоящем патенте, обеспечивает достижение относительно большой площади поверхности, тогда как несущая рама 20 в соответствии с настоящим изобретением также обладает относительно малым весом. Только на основе примера было обнаружено, что описанная в настоящем патенте конструкция, обеспечивает быстрое увеличение диаметра петли передатчика до 26 метров (или более), при этом позволяя летательному аппарату 10 осуществлять маневрирование с буксируемым устройством 14.
Несущая рама 20, показанная на Фиг.3, подвешена с помощью троса 26 за углы (в многоугольной конструкции). При круговой конструкции несущей рамы 20 несущая рама 20 подвешивается на тросе, в основном, за равноотстоящие точки по ее окружности.
Дополнительно, трос 26 соединяется с центральным буксировочным тросом с помощью известного способа.
На несущей раме 20 установлена известная многовитковая катушка 28 передатчика, выполняющая функции передатчика секции передатчика 16. В примере осуществления настоящего изобретения, показанного на Фиг.3, катушка 28 передатчика натянута вдоль нижней части несущей рамы 20 путем прикрепления катушки передатчика в нескольких точках вдоль несущей рамы 20 с помощью приемлемых фиксирующих устройств. В соответствии с другим вариантом катушка 28 передатчика может быть расположена внутри несущей рамы 20.
Благодаря другой особенности конструкции несущей рамы в соответствии с настоящим изобретением также обеспечивается гибкость, позволяющая изменять количество витков петли приемника и площади петли, а также добавлять катушки приемника по другим осям, не изменяя конфигурации описываемого буксируемого устройства 14.
В соответствии с настоящим изобретением известный электронный формирователь 32 передатчика, питающий катушку 28 передатчика, установлен в летательном аппарате 12. Формирователь 32 передатчика соединен с катушкой 28 передатчика, как показано на Фиг.8. Это соединение обычно обеспечивается путем подсоединения катушки 28 передатчика к формирователю 32 передатчика с помощью провода, идущего вдоль центрального буксировочного троса, и, по меньшей мере, один из тросов 26 поддерживает несущую раму 20.
Гибкая рама 20 также включает стабилизатор, как показано на Фиг.1.
Стабилизатор 36, более детально показанный на Фиг.6, обычно имеет раму 37 стабилизатора, поддерживающую стабилизаторную трубку 38 обтекаемой формы. Стабилизатор 36 обычно выполнен из пластика и соединен с несущей рамой 20 в точке с помощью приемлемых крепежных элементов.
В примере осуществления настоящего изобретения, как более детально показано на Фиг.4, в различных точках к несущей раме 20 прикреплены натяжные тросы 40, которые дополнительно соединены с центральным диском 42. В конкретном примере осуществления несущей рамы 20, показанной на Фиг.4, имеющей восьмиугольную форму, натяжные тросы 40 прикреплены к углам несущей рамы 20. Натяжные тросы 40 обеспечивают определенную жесткость несущей рамы 20.
Как более детально показано на Фиг.4, секция приемника 18 также состоит из нескольких взаимосоединенных трубчатых секций 44 приемника, вместе образующих раму приемника 45. Указанные трубчатые секции 44 приемника также выполнены из пластика и по своей конструкции аналогичны трубчатым секциям 22 и коленчатым секциям 24, образующим конструкцию несущей рамы 20 в конкретном примере осуществления, описанном в настоящем патенте. Трубчатые секции 44, в основном, образуют секцию 18 приемника, имеющую значительно меньшую площадь поверхности по сравнению с площадью поверхности секции приемника или несущей рамы 20. Как детально показано на Фиг.5а, различные трубчатые секции 44 приемника взаимно соединены с помощью коленчатых секций 46 приемника.
Как и в случае с несущей рамой 20, рама 45 приемника имеет модульную конструкцию, и путем добавления трубчатых секций 44 приемника и коленчатых секций 46 приемника может быть сформирована рама 45 приемника, имеющая большую или меньшую площадь поверхности. Аналогичным образом, рама 45 приемника может иметь различную многоугольную или фактически круговую конструкцию в соответствии с настоящим изобретением. Кроме того, также может быть желательной цельная конструкция вместо модульной конструкции.
В соответствии с одним примером осуществления изобретения рама 45 приемника устанавливается на натяжных тросах 40 путем пропускания натяжных тросов 40 через ряд петель 48, расположенных на раме 45 приемника, как детально показано на Фиг.4.
Рама 45 приемника снабжена сенсорной катушкой 50. В соответствии с примером осуществления настоящего изобретения сенсорная катушка 50 расположена внутри оболочки 52, размещенной внутри рамы 45 приемника, как показано на Фиг.5b и 5с. Оболочка 52 состоит из пластиковой трубки, аналогичной трубкам трубчатых секций 44 приемника и коленчатым секциям 46 приемника, но меньшей окружности.
Кроме того, оболочка 52 упруго подвешена с помощью ряда упругих элементов 54 (показан только один), прикрепленных к точкам 56 вдоль внутренней стенки трубки рамы 45 приемника и упруго поддерживающих оболочку 52. В свою очередь, сенсорная катушка 50 упруго поддерживается рядом упругих элементов 54 (показан только один), прикрепленных к точкам 56 вдоль внутренней стенки оболочки 52 (трубчатой рамы 45).
Упругая подвеска сенсорной катушки 50 внутри оболочки 52 снижает воздействие вибрации.
В одном конкретном примере осуществления настоящего изобретения выход катушки 50 датчика соединен с нелинейным предварительным усилителем 63, установленным в ящике на внешней поверхности оболочки 52 (не показан). Иллюстрация приведена на Фиг.8.
В результате такой конструкции металлические детали за исключением проводов и предварительного усилителя 63 в основном расположены в летательном аппарате 12 на достаточно большом расстоянии от генерирующих полей и чувствительных элементов гибкой рамы 15. В результате этого индуцируются относительно малые паразитные вихревые токи без подавления полезных сигналов.
Еще одно преимущество описанной выше конструкции буксируемого устройства заключается в том, что два узла состоят в основном из трубчатых фибергласовых деталей, как описывалось выше, в результате чего в целом более половины веса гондолы с аппаратурой приходится на проволоку катушки передатчика.
В основном используется катушка 30 передатчика, содержащая относительно толстую проволоку с низким сопротивлением, обеспечивающая более высокую интенсивность передающего магнитного поля. Несомненно, общий вес не должен превышать значений, которые могли бы привести к перегрузке летательного аппарата 12 или отрицательно повлиять на его маневренность.
В буксируемом устройстве 14 кроме углеродноволоконных трубок используются описанные выше тросы. В результате этого отпадает необходимость в дополнительных пластиковых или металлических спицах. Канаты снижают аэродинамическое сопротивление и обеспечивают повышение скорости полета.
Как детально показано на Фиг.8, система в соответствии с настоящим изобретением также включает компьютер 58 для обработки сигнала. Компьютер 58 включает известный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 60. Выход предварительного усилителя соединен последовательно с известным усилителем 62, низкочастотным фильтром 64 и затем с АЦП 60 с помощью известного способа. АЦП преобразует аналоговые данные, производимые совместно катушкой 50 датчика и предварительным усилителем, в цифровые данные, как описано ниже.
Сигнал от катушки 50 датчика, пропорциональный dB/dt, проходит через предварительный усилитель 62 и низкочастотный фильтр 64. АЦП 60 постоянно преобразует сигнал в разряды. Компьютер 58 снабжен микропроцессором (не показан), соединенным с запоминающим устройством. На компьютере 58 установлена компьютерная программа 66 для проведения анализа цифровых данных с целью генерирования данных съемки, приведенных на Фиг.7. Компьютерная программа может создавать произвольные формы кривой выходного сигнала, включая квадратные, трапециевидные и треугольные формы кривой выходного сигнала, с целью соответствия конкретным требованиям съемки. Компьютерная программа 66 также позволяет динамично изменять частоту следования импульсов до более низких частот следования, являющихся более приемлемыми для целей с высокой проводимостью, или до более высоких частот для целей с меньшей проводимостью. На Фиг.9 проиллюстрированы ресурсы указанной компьютерной программы.
Параметры катушки 50 датчика определяют необходимую чувствительность таким образом, чтобы сигнал не превышал диапазон входного сигнала нелинейного предварительного усилителя.
Предварительный усилитель 63 является дифференциальным усилителем со специально разработанным быстро восстанавливающимся нелинейным усилением. В отношении процесса аэромагнитной съемки во временной области дифференциальный усилитель обладает высоким линейным усилением сигнала в установленном диапазоне, равным ожидаемому уровню сигнала измерений при импульсах “off”, и преобразует усиленный сигнал в единичное усиление при превышении сигналом указанного предела при импульсе "on". Таким способом предварительный усилитель ограничивает выходное напряжение в течение импульса "ON TIME", обеспечивает низкое искажение и обладает быстрым восстановлением и высоким усилением в течение off time (время нахождения в выключенном состоянии).
Это, в свою очередь, позволяет установить катушку 50 датчика в оптимальном положении - в центре передающей секции 16 без необходимости подавления первичного переданного импульса. В данном случае используется виброизоляция только для катушки 50 датчика (как указывалось выше), благодаря чему повышается отношение сигнал-шум.
Использование указанного метода нелинейного усиления вместо метода подавления позволяет легко и на месте подобрать диаметр петли передатчика и соответствующий размер несущей рамы, а также количество витков петель для соответствия конкретным геологическим целям.
Изменение указанных параметров при использовании системы подавления в целом исключено, так как система подавления потеряет эффективность при проведении таких изменений. Таким образом, метод подавления в основном является менее гибким по сравнению с методом настоящего изобретения.
Другая особенность изобретения заключается в том, что несущая рама 20 также используется для измерения сигнала при on-time с целью получения синфазной информации. Это позволяет улучшить данные съемки, например, в случае с рудными телами относительно высокой проводимости, например никеля. Это достигается путем снятия сигнала с катушки 28 передатчика, либо в альтернативном случае с этой целью отдельная катушка приемника прочно закольцована с катушкой передатчика.
Другой особенностью настоящего изобретения является измеритель тока (не показан), добавляемый к системе в соответствии с настоящим изобретением. Измеритель тока служит для измерения остаточных токов, циркулирующих в катушке 28 передатчика во время интервала "OFF", благодаря чему обеспечивается минимизация искажений в системе, вызываемых этими остаточными токами при ответном сигнале с земли на импульс электромагнитного поля. Это исключительно важно в период непосредственно после передачи импульса, когда в течение непродолжительного периода времени могут существовать утечки тока и колебания тока. Указанные токи приводят к ошибке в принятых сигналах. Один пример осуществления измерителя тока включает трансформатор без сердечника и предварительный усилитель, соединенный с аналого-цифровым преобразователем. Трансформатор предпочтительно сконструирован в виде катушки Rogowski, характеризующейся широким динамическим и частотным диапазонами, высокой стабильностью и линейностью характеристик и легкостью калибровки. Первичная обмотка трансформатора соединена последовательно с катушкой передатчика таким образом, чтобы ток, протекающий по катушке, генерировал emf=M*dl/dt во вторичной обмотке трансформатора. Компьютер 58 для обработки сигналов соединен с трансформатором, при этом дискретизованный сигнал с него аналогичен сигналу приемника, и компьютер использует эти данные для дальнейшей коррекции сигнала приемника.
В одном конкретном примере осуществления измеритель тока размещается в ящике (не показан) и устанавливается на буксировочном тросе.
Возможны другие модификации. Например, система может быть дополнена катушками приемника, ориентированными по оси Х и (или) оси У. Использование механически гибкой взаимосвязи между катушкой передатчика и катушкой приемника. Это в значительной степени снижает необходимый вес несущей конструкции, и, кроме того, пользователи могут использовать петлю значительно большего диаметра, создавая в системе более высокий дипольный момент. Возможность вращения всей конструкции на 90 градусов таким образом, чтобы перемещение передатчика в полете происходило в направлении оси X, что обеспечивало бы более эффективное обнаружение вертикальных проводящих тел.
1. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов, состоящая из:
a) буксируемого устройства, присоединяемого к летательному аппарату, при этом буксируемое устройство включает:
i) гибкую несущую раму, включающую:
A. секцию передатчика, имеющую центральную ось и содержащую передающее устройство; и
B. секцию приемника, содержащую несущую раму приемника и сенсорное устройство,
в которой секция приемника в основном совмещена с центральной осью секции передатчика; и
в которой сенсорное устройство гибко соединено с несущей рамой приемника с целью снижения вибрации;
b) устройства управления передатчика, соединенного с секцией передатчика и расположенного на расстоянии от секции передатчика, при этом такое расположение на расстоянии друг от друга используется для снижения уровня шума, в которой устройство управления передатчика и секция передатчика в сочетании позволяют системе генерировать импульсы магнитного поля в направлении земли в интервале "ON", являющиеся эффективными для проведения геологической съемки, и в которой ответный сигнал от земли на импульс электромагнитного поля воспринимается сенсорным устройством в интервале "OFF"; и
c) дифференциального усилителя, соединенного с сенсорным устройством, обеспечивающего первое амплитудное усиление во время интервала "ON" и второе более высокое амплитудное усиление во время интервала "OFF".
2. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.1, в которой устройство управления передатчика и дифференциальный усилитель подсоединены к компьютеру, включающему управляющую программу, в которой компьютер предназначен для активирования импульса с целью определения интервала "ON" и с целью измерения ответного сигнала земли с помощью сенсорного устройства в интервале "OFF" с целью получения данных съемки, которые хранятся в запоминающем устройстве компьютера.
3. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.3, в которой секция передатчика включает датчик передатчика для измерения сигнала во время интервала "ON", и компьютер, предназначенный для генерирования данных съемки на основе измерений сигналов в интервале "ON".
4. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.1, в которой секция передатчика включает в основном гибкую несущую раму передатчика, поддерживающую катушку передатчика.
5. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.14, в которой секция передатчика состоит из нескольких взаимосоединяемых элементов рамы секции передатчика, обеспечивающих сборку и разборку секции передатчика.
6. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.5, в которой несколько взаимосоединяемых элементов рамы секции передатчика обеспечивают изменение площади поверхности секции передатчика в зависимости от целей применения системы.
7. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.1, в которой конструкция несущей рамы обеспечивает относительно большую эффективную площадь поверхности при низком аэродинамическом сопротивлении во время полета.
8. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.1, в которой буксируемое устройство соединено с летательным аппаратом с помощью, как минимум, одного троса, соединенного с секцией передатчика в нескольких точках.
9. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.8, в которой буксируемое устройство соединено с летательным аппаратом с помощью центрального троса, своим первым концом, соединенным с летательным аппаратом, при этом центральный трос также включает второй, противоположный первому, конец, и в которой несколько соединительных тросов соединены между вторым концом центрального троса и несколькими точками, в целом равномерно распределенными по окружности секции передатчика.
10. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.1, в которой несущая рама приемника соединена с несущей рамой передатчика с помощью нескольких соединительных тросов.
11. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.10, в которой соединительные тросы в целом равномерно распределены по окружности несущей рамы приемника и несущей рамы передатчика.
12. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.1, в которой сенсорное устройство упруго подвешено внутри несущей рамы приемника.
13. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.1, в которой несущая рама приемника состоит из нескольких взаимосоединяемых элементов рамы секции приемника.
14. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.13, в которой взаимосоединяемые элементы рамы секции приемника несущей рамы приемника могут быть собраны и разобраны.
15. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.5, в которой элементы рамы секции передатчика определяют многоугольный профиль.
16. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.1, в которой устройство управления передатчика расположено в летательном аппарате и соединено с секцией передатчика с помощью электрического кабеля.
17. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.1, в которой несущая рама дополнительно включает стабилизатор для стабилизации движения буксируемого устройства во время полета.
18. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.1, в которой летательный аппарат является вертолетом.
19. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов по п.1, в которой остаточные токи циркулируют в передающем устройстве во время интервала "OFF" и в которой система дополнительно содержит измеритель тока, служащий для измерения остаточных токов, тем самым позволяя минимизировать искажения в системе, вызванные ответным сигналом от земли на импульс электромагнитного поля.
20. Способ получения данных съемки, включающий следующие шаги:
а) осуществление полета летательного аппарата с легким буксируемым устройством для съемки, присоединенным к нему, при этом буксируемое устройство включает:
i) гибкую несущую раму, содержащую:
A. секцию передатчика, содержащую передающее устройство; и
B. секцию приемника, содержащую сенсорное устройство;
ii) устройство управления передатчика, соединенное с устройством передатчика и расположенное на расстоянии от секции передатчика, при этом такое расположение на расстоянии друг от друга обеспечивает снижение уровня шума, в которой устройство управления передатчика и передающее устройство в сочетании позволяют системе генерировать импульсы магнитного поля в направлении земли, являющиеся эффективными для проведения геологической съемки; и
iii) дифференциальный усилитель, соединенный с сенсорным устройством, обеспечивающий высоколинейное амплитудное усиление ответного сигнала земли на импульс электромагнитного поля;
в которой секция приемника в основном совмещена с центральной осью секции передатчика;
b) генерирование импульсов электромагнитного поля в направлении земли, являющихся эффективными для аэрогеологической съемки в интервале "ON";
c) детектирование ответного сигнала с земли на ответный сигнал электромагнитного поля в интервале "OFF";
d) усиление ответного сигнала с земли в интервале "OFF" с помощью дифферециального усилителя, в которой усиление переключается на более низкую амплитуду во время интервала "ON"; и
e) получение данных геофизической съемки из усиленного ответного сигнала электромагнитного поля.
21. Способ по п.20, дополнительно включающий шаг сбора информации во время интервала "ON" с помощью устройства приемника, соединенного с секцией передатчика.
22. Способ по п.20, дополнительно включающий шаг регулирования площади поверхности секции передатчика для конкретных целей съемки.
23. Способ по п.20, дополнительно включающий шаг установки одной или более катушек приемника для осуществления системой многодиапазонной съемки.
24. Способ по п.20, в котором сенсорное устройство включает петлю сенсора, имеющую витки петли, при этом метод дополнительно включает шаг увеличения количества витков петли для соответствия конкретным геофизическим целям.
25. Способ по п.20, в котором остаточные токи циркулируют в катушке передатчика во время интервала "OFF", при этом метод дополнительно включает шаг измерения остаточных токов с помощью измерителя тока, тем самым позволяя минимизировать искажения в системе, вызванные ответным сигналом от земли на импульс электромагнитного поля.
26. Система аэроэлектромагнитной съемки методом переходных процессов, состоящая из:
a) буксируемого устройства, присоединяемого к летательному аппарату, при этом буксируемое устройство включает:
гибкую несущую раму, включающую:
A. секцию передатчика, содержащую передающее устройство; и
B. секцию приемника, содержащую сенсорное устройство;
b) формирователя передатчика, соединенного с секцией передатчика и расположенного на расстоянии от секции передатчика, при этом такое расположение на расстоянии друг от друга используется для снижения уровня шума, в которой устройство управления передатчика и секция передатчика в сочетании позволяют системе генерировать импульсы электромагнитного поля в направлении земли, являющиеся эффективными для проведения геологической съемки; и
c) амплитудного усилителя, соединенного с сенсорным устройством, обеспечивающего высоколинейное амплитудное усиление ответного сигнала с земли на импульс электромагнитного поля,
в которой импульс электромагнитного поля, являющийся эффективным для проведения геологической съемки, генерируется в интервале "ON", ответный сигнал с земли на ответный сигнал электромагнитного поля детектируется в интервале "OFF", и остаточные токи циркулируют в устройстве передатчика во время интервала "OFF", в котором система дополнительно включает измеритель тока, измеряющий остаточные токи.
27. Способ получения данных съемки, включающий следующие шаги:
а) осуществление полета летательного аппарата с легким буксируемым устройством для съемки, присоединенным к нему, при этом буксируемое устройство включает:
i. гибкую несущую раму, содержащую:
А. секцию передатчика, содержащую передающее устройство; и
В. секцию приемника, содержащую сенсорное устройство;
ii. устройство управления передатчика, соединенное с устройством передатчика и расположенное на расстоянии от секции передатчика, при этом такое расположение на расстоянии друг от друга обеспечивает снижение уровня шума, в которой устройство управления передатчика и передающее устройство в сочетании позволяют системе генерировать импульсы электромагнитного поля в направлении земли, являющиеся эффективными для проведения геологической съемки; и
iii. амплитудный усилитель, соединенный с сенсорным устройством, обеспечивающий высоколинейное амплитудное усиление ответного сигнала земли на импульс электромагнитного поля;
в которой секция приемника в основном совмещена с центральной осью секции передатчика;
b) генерирование импульсов электромагнитного поля в направлении земли, являющихся эффективными для аэрогеологической съемки в интервале "ON";
c) детектирование ответного сигнала с земли на ответный сигнал электромагнитного поля в интервале "OFF";
d) усиление ответного сигнала с земли с помощью амплитудного усилителя; и
e) получение данных геофизической съемки из усиленного ответного сигнала электромагнитного поля; и
f) измерение остаточных токов, циркулирующих в устройстве передатчика во время интервала "OFF" с помощью измерителя тока, использование измерителя тока и использование измеренного остаточного тока для коррекции данных геофизической съемки.
