一种室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置，包括瞬变电磁信号模拟发射子系统、程控载具运动模拟子系统和机载瞬变电磁接收子系统，以及地质异常体模型；程控载具运动模拟子系统和瞬变电磁信号模拟子发射系统均与机载瞬变电磁接收子系统连接。本发明专利技术装置通过地质异常体模型模拟真实矿体受激后产生的二次场衰减信号，降低了传统异常体模型的制作复杂性，在标定机载瞬变电磁接收子系统时，避免了在室外的各种不利条件的影响，能够高效地支持机载瞬变电磁接收子系统进行各种工况下的精细化性能试验，不受室外条件约束而缩短系统的开发周期。

A physical simulation test device for indoor semi aviation transient electromagnetic exploration technology

【技术实现步骤摘要】
一种室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置
本专利技术属于瞬变电磁(TEM)物理模拟实验
，具体涉及一种室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置。
技术介绍
半航空机载瞬变电磁接收系统是一种时间域瞬变电磁方法的信号采集装置，其性能决定了数据质量。研究主要包括空芯线圈(含前置放大器、挂载技术)和接收机(含姿态、高度等传感器)的研制。通过前期研究工作，地面TEM和航空TEM接收系统的研制工作进展到后期各种试验时，都需要按照人文噪声较低、空域较好(对于航空，尤其是无人机管理带来的限制)、无雨水的条件原则选择室外试验场地，且每次试验需要按照野外作业方法布设发射系统，耗时耗力并且难以开展细致试验，如观察、调试线圈的响应特性，线圈姿态的影响、线圈运动噪声特性分析，接收机的性能指标，整个接收系统的性能分析等等，这样就无法开展深入的研究，研制出更先进的接收系统。现有的地面TEM系统标定系统是以导电环为目标体的地面瞬变电磁系统的标定模型，该模型包含发射线圈、接收线圈、标定环和均匀大地四个部分，以理想标定环响应作为标准信号，其理论响应严格按照指数衰减，系统传输特性的非理想化会导致实测响应偏离理论指数衰减响应，将实测响应与理论指数衰减响应进行对比，根据实测响应偏离理论响应的程度便能对TEM的系统传输特性和早期信号畸变程度进行准确评价。该地面TEM系统标定系统的实测响应中不包含导电回线(标定环)的响应，还不可避免的包含各种非期望互感响应，并影响对系统传输特性的标定。由于这些非期望响应是该标定方法本身所固有，属于标定系统的系统误差，而这种误差是不能消除的；该系统只能用于标定整个接收系统，不能实现对接收机的单独标定；无法实现接收线圈姿态和运动噪声抑制的精细化研究；该系统标定工作量大，精度差。现有的另外一种方法是通过分析半航空瞬变电磁信号及各种噪声的特点，建立仿真模型，采用可编程器件FPGA和SOPC技术实现直接数字频率合成技术DDS技术，将模拟的半航空瞬变电磁信号及各种噪声直接输入至接收机，实现对接收机的标定；该方法只能对接收机进行标定，而不能实现标定包括接收传感器在内的整个机载瞬变电磁接收系统。现有的另外一种方法是将设计的地质异常体模型用各种导电材料做成物理模型，在模型表面或内部施加物理源，用换能器将接收的物理场响应转换为电信号记录在接收系统中，再进行模数转换与采样。这种方法中的物理模型只能有一种e指数衰减信号响应模型，建立物理模型投资大，选材困难。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置解决了现有的机载瞬变电磁接收系统设计时难以进行精细化性能试验，受室外条件约束较大的问题，实现了半航空瞬变电磁勘查技术室内物理模拟试验，对于野外工区勘查设计和正演计算以及结果验证有重要意义。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置，包括主控机、瞬变电磁信号模拟发射子系统、程控载具运动模拟子系统、机载瞬变电磁接收子系统和地质异常体模型；所述主控机分别与程控载具运动模拟子系统和瞬变电磁信号模拟发射子系统通信连接，所述地质异常体模型与瞬变电磁信号模拟发射子系统连接；其中，所述主控机用于控制瞬变电磁信号模拟发射子系统产生瞬变电磁信号及噪声信号、控制程控载具运动模拟子系统的运动状态及分析瞬变电磁接收信号的形态。所述瞬变电磁信号模拟发射子系统用于产生瞬变电磁信号；所述程控载具运动模拟子系统用于控制机载瞬变电磁接收子系统的运动状态；所述机载瞬变电磁接收子系统用于接收瞬变电磁信号。；所述地质异常体模型用于感应信号发射器发射出的变化磁场，产生对应的二次场衰减信号。进一步地，所述瞬变电磁信号模拟发射子系统包括瞬变电磁信号源、功率放大器和信号发射器；所述瞬变电磁信号源和功率放大器通信连接，所述功率放大器与信号发射器电气连接。进一步地，所述信号发射器包括长方体电阻和发射线圈；所述功率放大器通过导线与长方体电阻或发射线圈连接。进一步地，所述地质异常体模型为由导线、电阻和电容连接形成的闭合线圈。进一步地，所述程控载具运动模拟子系统包括支撑架、四个电动牵引轮、两根滑轨、滑杆、支撑臂、模拟载具、若干根绝缘非金属连接绳和中心控制器；所述中心控制器与主控机连接；两根所述滑轨平行设置于支撑架上方，所述四个电动牵引轮分别设置于支撑架四个脚的底部，所述滑杆设置于两根滑轨上；所述支撑臂的一端与滑杆固定连接，其另一端通过舵机与模拟载具的中心点链接，所述舵机通过中心控制器与主控机通信连接；所述滑杆通过牵引装置与中心控制器连接；所述模拟载具的边缘通过绝缘非金属连接绳与机载瞬变电磁接收子系统连接，所述绝缘非金属连接绳与模拟载具的连接端点均匀分布在模拟载具的边缘。进一步地，所述模拟载具上还设置有姿态传感器和中心振动源；所述中心振动源设置于模拟载具的圆心处，并与所述中心控制器通信连接；所述姿态传感器通过中心控制器与所述主控机通信连接。进一步地，所述机载瞬变电磁接收子系统包括相互连接的接收线圈和接收机；所述接收线圈通过绝缘非金属连接绳挂载在模拟载具的下方，且与模拟载具平行。进一步地，两根所述滑轨、支撑臂、滑杆和模拟载具均为非金属耐磨材料。进一步地，所述主控机为具有系统控制和收发信号对比分析软件的PC机。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置是一套能够定量化模拟产生室外瞬变电磁信号(如发射的方波、产生的二次场衰减信号)和模拟接收线圈运动载具的试验装置；本专利技术提供的瞬变电磁量化信号能够在室内对接收机和机载瞬变电磁接收子系统(接收线圈与接收机组合)进行功能、性能测试以及校准，避免了室外各种不利条件的影响，能够高效地支持机载瞬变电磁接收子系统进行各种工况下的精细化性能试验，不受室外条件约束而缩短系统的开发周期；本专利技术中通过地质异常体模型模拟真实矿体受激后产生的二次场衰减信号，降低了传统异常体模型的制作复杂性，用于标定机载瞬变电磁接收子系统时，更是大大地降低了野外试验的人力、物力和财力投入。本专利技术提供的半航空瞬变电磁物理模拟试验装置能够为实际工程提供正演计算验证和野外勘查施工设计实验模拟，将有效提高野外勘查工作的效率。附图说明图1为本专利技术中室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟实验装置结构图。图2为本专利技术中主控机的工作流程示意图。其中：1、主控机；2、瞬变电磁信号源；3、功率放大器；4、发射线圈；5、长方体电阻；6、滑杆；7、地质异常体模型；8、接收线圈；9、接收机；10、模拟载具；11、滑轨；12、绝缘非金属连接绳；13、导线；14、支撑臂；15、舵机；16、中心振动源；17、支撑架；18、中心控制器；19、电动牵引轮；20、姿态传感器。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。如图1所示，一种室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置，其特征在于，包括主控机1、瞬变电磁信号模拟发射子系统、程控载具运动模拟子系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置，其特征在于，包括主控机(1)、瞬变电磁信号模拟发射子系统、程控载具运动模拟子系统、机载瞬变电磁接收子系统和地质异常体模型(7)；所述主控机(1)分别与程控载具运动模拟子系统和瞬变电磁信号模拟发射子系统通信连接，所述地质异常体模型(7)与瞬变电磁信号模拟发射子系统连接；其中，所述主控机(1)用于控制瞬变电磁信号模拟发射子系统产生瞬变电磁信号及噪声信号、控制程控载具运动模拟子系统的运动状态及分析瞬变电磁接收信号的形态。所述瞬变电磁信号模拟发射子系统用于产生瞬变电磁信号；所述程控载具运动模拟子系统用于控制机载瞬变电磁接收子系统的运动状态；所述机载瞬变电磁接收子系统用于接收瞬变电磁信号。；所述地质异常体模型(7)用于感应信号发射器发射出的变化磁场，产生对应的二次场衰减信号。

【技术特征摘要】
1.一种室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置，其特征在于，包括主控机(1)、瞬变电磁信号模拟发射子系统、程控载具运动模拟子系统、机载瞬变电磁接收子系统和地质异常体模型(7)；所述主控机(1)分别与程控载具运动模拟子系统和瞬变电磁信号模拟发射子系统通信连接，所述地质异常体模型(7)与瞬变电磁信号模拟发射子系统连接；其中，所述主控机(1)用于控制瞬变电磁信号模拟发射子系统产生瞬变电磁信号及噪声信号、控制程控载具运动模拟子系统的运动状态及分析瞬变电磁接收信号的形态。所述瞬变电磁信号模拟发射子系统用于产生瞬变电磁信号；所述程控载具运动模拟子系统用于控制机载瞬变电磁接收子系统的运动状态；所述机载瞬变电磁接收子系统用于接收瞬变电磁信号。；所述地质异常体模型(7)用于感应信号发射器发射出的变化磁场，产生对应的二次场衰减信号。2.根据权利要求1所述的室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置，其特征在于，所述瞬变电磁信号模拟发射子系统包括瞬变电磁信号源(2)、功率放大器(3)和信号发射器；所述瞬变电磁信号源(2)和功率放大器(3)通信连接，所述功率放大器(3)与信号发射器电气连接。3.根据权利要求2所述的室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置，其特征在于，所述信号发射器包括长方体电阻(5)和发射线圈(4)；所述功率放大器(3)通过导线(13)与长方体电阻(5)或发射线圈(4)连接。4.根据权利要求1所述的室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置，其特征在于，所述地质异常体模型(7)为由导线、电阻和电容连接形成的闭合线圈。5.根据权利要求1所述的室内半航空瞬变电磁勘查技术物理模拟试验装置，其特征在于，所述程控载具运动模拟子系统包括支撑架(17)、四个电动牵引轮(19)、两根滑轨(11)、滑杆(6)、支撑臂(14...

【专利技术属性】
技术研发人员：高嵩，何虎，王绪本，钟辉宏，鲜鹏飞，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川,51