提供了一种空中时域电磁勘测系统。该系统包括一个有一个可变形支撑框架的牵引组件。与飞行器相隔一定距离的该可变形支撑框架包括一个有一个发射机环路的发射机部件和一个有一个与所述发射机部件的中心轴对准的传感器的接收机部件。该可变形支撑框架有一个重量较轻的组合结构，从而能够增加或减少所述发射机部件的表面积以适合特殊的勘测应用。所述发射机环路在“接通”时间间隔内发送一个脉冲，并且在“断开”时间间隔内，所述传感器测量地球对该脉冲的响应。所述牵引组件还包括一个用于在“接通”时间间隔内产生选择的勘测数据的传感器。发射机驱动器能够产生接地的脉冲。将所述系统元件链接到一个计算机并控制链接到其上的计算机程序以控制其功能。本发明专利技术还包括一种使用本发明专利技术的牵引组件来产生勘测数据的方法。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术大体上涉及空中地质测绘这一领域。本专利技术进一步涉及一种使用电磁时域方法来实施地质勘测的装置。
技术介绍
时域电磁(TDEM)勘测是地质勘测的一个快速发展的领域。它包括基于地面的和空中的应用。TDEM地质测绘涉及用于计算依赖于时间的电磁场值的等式。然后，以已知的方法，根据电阻率系数从电磁场数据中推断地质数据。最初设计TDEM方法是用于探测埋藏在电阻性基岩中的可传导矿体，但现在，它也广泛地用于一般的地质测绘、用于水文地质学、用于环境调查等。该方法包括产生渗透到地表以下的周期磁场脉冲。在每个脉冲结束时停止这个磁场将在地质空间中引起涡流的出现。然后这些电流逐渐衰减，并根据地质体的电阻率和几何形状来改变它们的位置和方向。然后在地表上测量这些涡流的电磁场(也称为瞬时或二次场)，并以已知的方法用于测绘和将来的地质解读。产生磁场脉冲的普通技术装置是一种一般由连接到已知电流脉冲发生器或发射机驱动器的输出的一圈导线或多圈线圈组成的已知的发射机。发射机线圈的典型直径尺寸对于一个空中设备来说是几米，而对于地面系统来说则是最大到数百米。通常，发射机线圈直径约大，它的磁矩越长，这将带来更深入和更精确的调查。一个额外的多圈线圈或x-y-z线圈系统通常用作二次电磁场的接收机或传感器。出于这一目的，磁力计也是可用的。由已知的模数转换器(ADC)来数字化接收的信号，并由计算机来处理和保存。空中TDEM系统的优势在于在地质勘测中地面被覆盖的速度。然而，根据现有技术，在设计空中TDEM系统中存在大量技术问题。发射的电磁场通常不仅在地球中而且在包括所述系统和飞行器体的金属部分在内的附近金属部分中产生涡流。由于系统几何形状的典型不稳定性和导体中的热变化，这些电流的二次场相当于一个噪声。这个噪声一般降低从勘测数据中推断地质数据的可靠性，而与勘测数据相冲突。最小化这个噪声的最常用的方法是通过保持接收机足够远离发射机驱动器。在发射机驱动器和接收机之间相隔开的位置关系是由于地球中涡流的二次场与局部金属部分的二次场是相当的，因此噪声水平是可忽略的。这类型的解决方案被用于(FUGRO AIRBONESURVEYS LTD)GEOTERREX PTY.LTD的商标为“GEOTEM”和“MEGATEM”的TDEM系统中。这一具体解决方案包括一个在大约130米长的牵索上牵引在一个固定机翼飞行器之后的探测器。另一现有技术的TDEM系统由一个T.H.E.M Geophysics Inc.制造的直升机牵引系统组成。该系统使用氦气球来保持其传感器悬挂在远离发射机系统一段距离之处。这些现有技术解决方案的劣势之一在于由于在发射机线圈和接收机传感器之间的距离相对较长，系统的水平分辨率相对较弱。另一劣势是在启动/着陆和飞行操纵时系统机械管理中的问题。当前用于最小化这种噪声的另一现有技术方法是消除局限于系统金属部分中的发射机一次场，这是通过使用特殊线圈在该局部区域产生有与发射机线圈的主场相反方向的磁场。该技术被用于AeroquestLtd.的商标AEROTEMTM解决方案中以最小化替代地位于被牵引的探测器中的发射机电子器件的金属部分中的二次场。该解决方案需要高级别的系统机械刚性。反过来，它导致更繁重的框架结构。更繁重的框架造成了许多劣势。特别地，更繁重的框架使探测器的运输变得困难。与制造和使用AEROTEMTM解决方案有关的产品成本和燃料成本也是相对较高的。更重要的是，由于对有相对显著重量的刚性框架的需求，选择有整体上较小发射机线圈直径的框架会导致发射机偶极矩变小。这通常导致发射机偶极矩不足以进行更深入的测量。现有技术解决方案的另一问题在于它们并不轻易允许使用最优系统几何形状，即接收机位于发射机线圈的中心。在接收机线圈中，每个磁场脉冲感应一个相对较大的电压。但这相对较高的电压反过来致使接收机前置放大器变得饱和，并因而在该脉冲之后一段短暂的系统测量时间内变得不起作用。这是测量地球响应的重要和必需的时间。因此，现有系统的解决方案是将系统接收机放置在远离发射机一段距离之处，在那里由于该场的强度随着距离立方的倒数而减小，发射的脉冲要低得多。然而，这将导致偏离最优系统几何形状。就AEROTEMTM系统来说，在维持最优系统几何形状(即接收机位于发射机线圈中心)的同时，处理这一较大的电压脉冲的方法是将接收机线圈放置在带有反向发射器电流的补偿线圈之内以便消除在发射机“接通时间”内在接收机线圈中感应的大部分电压脉冲，而不会在实质上影响从地球接收二次场。该方法可以很好地解决所述接通时间电压脉冲问题，然而，精确补偿这一信号的方法再次要求包括接收机线圈在内的所有部分的刚性几何形状。这刚性的放置排除了接收机线圈的适当的振动隔离，从而不想要的机械振动对接收机线圈有影响，产生了电干扰从而减少敏感度。另一技术问题是如何使用最小重量、尺寸和电源在发射机线圈中产生最大磁矩。在上述系统中，总重量的显著部分是用于结构和电源的。另一问题是在飞行期间探测器的空气阻力。有较大有效表面积的复杂支撑结构产生了过量的阻力。这限制了可能的飞行速度并增加了勘测成本。前述系统的另一限制在于对最大发射机直径、进而对可获得的偶极矩的限制。这些系统的最大直径通常可以相对较快地达到，因为刚性标准要求了结构的显著重量。这一刚性因数促使该类型的设计在获得令人满意的直径之前，就达到了直升机使用的最大允许重量。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种有改进的传感器分辨率的TDEM系统。附图说明图1表示处于空中位置的、在本例中是从直升机上牵引的本专利技术的装置。图2以透视图表示本专利技术的牵引组件。图3以正视图表示本专利技术的牵引组件。图4以俯视图表示本专利技术的牵引组件，并进一步表示该牵引组件的接收机部件的底视图。图5以其连接部分的局部剖视图表示牵引组件的发射机部件的结构。图5a以在连接部分的其局部视图表示牵引组件的发射机部件的结构。图5b以剖面图表示接收机部件的结构。图5c是接收机部件的另一剖面图。图6是依照一个实施例的牵引组件的稳定器部件的视图。图7是表示本专利技术的牵引组件在操作中产生的勘测数据的图表。图8是表示本专利技术的系统资源的系统资源表。图9是表示本专利技术的计算机产品资源的程序资源表。在附图中，本专利技术的实施例以举例的方式来表示。应当清楚地理解描述和附图仅是出于举例的目的和帮助理解，而并不用来作为本专利技术的限制的定义。具体实施例方式本专利技术由一个空中TDEM勘测系统10组成。TDEM勘测系统10包括一个飞行器12和一个牵引组件14。图1用直升机来表示飞行器12，然而也可以使用其它飞行器例如有从地质勘测的观点看所需的起飞和着陆属性的飞机。应当理解本专利技术的一个特征在于牵引组件14与飞行器12相分离，但又通过适当的附着装置附到其上。假定提供了如下所述的可变形框架，可以使牵引组件14与飞行器12相结合，以产生一个包括一个依照本专利技术的牵引组件14的地质勘测飞行器。本专利技术的牵引组件14一般包括一个可变形的框架15，如图2所示。该可变形框架包括一个发射机部件16和一个接收机部件18。依照本专利技术，在大多数实施中，接收机部件18基本上位于发射机部件16的中心。这大体上提供了上面提到的最优几何形状。本专利技术的一个特征在于可以很容易地组合、分解牵引组件14并且进而从一处运输本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种空中时域电磁勘测系统，其包括一个用于连接到飞行器的牵引组件，该牵引组件包括： （ａ）发射机部件，其包括一个大体上可变形的发射机支撑框架和一个发射机线圈，其中所述发射机线圈被容纳在所述发射机支撑框架内；以及 （ｂ）接收机部件，其包括一个接收机支撑框架和一个传感器环路，其中所述传感器环路连接到所述接收机支撑框架以便减少振动。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华贝弗莉莫里森，彼得瓦连京诺维奇库兹明，帕维尔季申，
申请(专利权)人：爱德华贝弗莉莫里森，彼得瓦连京诺维奇库兹明，帕维尔季申，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]
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