航空z轴倾子电磁勘探系统z分量接收装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种航空电磁勘探系统Z分量接收装置，是由采集系统固定在采集平台上，采集平台通过三组大于80m的钢丝吊挂在直升机下部，Z分量接收线圈通过吊挂绳索吊挂在采集平台下部，固定在Z分量接收线圈上前置放大电路与Z分量接收线圈的输出端连接，前置放大电路的输出经信号线与采集系统连接构成。反馈线圈产生与被测磁场方向相反的负反馈磁场，使接收线圈构成闭环磁通负反馈回路，减小了接收线圈输出灵敏度的动态范围，有利数据采集系统对输出信号的采集。接收线圈采用分段屏蔽结构，降低了屏蔽层阻抗，采用双层屏蔽结构，第一屏蔽层浮地，第二屏蔽层接地，能够有效地屏蔽接收线圈外部环境高低频电磁干扰，提高了接收线圈的探测精度。
【专利说明】航空Z轴倾子电磁勘探系统Z分量接收装置
【技术领域】:
[0001]本发明涉及一种航空地球物理勘探接收装置，尤其是航空Z轴倾子电磁勘探系统Z分量接收装置。
【背景技术】:
[0002]航空Z轴倾子电磁勘探法采用直升机作为飞行载体，利用天然地磁场或者人工磁场作为场源，通过接收装置接收地下介质因涡流效应产生的二次场，从而对地下电阻率做出解释。航空Z轴倾子电磁勘探系统Z分量接收装置是航空Z轴倾子电磁勘探系统的核心部分之一，包括感应线圈、反馈线圈、屏蔽层、同相前置放大电路。
[0003]加拿大Geotech公司最早在2006年提出航空Z轴倾子电磁勘探方法，但是除部分介绍航空Z轴倾子电磁勘探方法的应用案例中可以查阅到接收装置外观结构以外，并未见到具体的航空Z轴倾子电磁勘探系统Z分量接收装置结构的公开。
[0004]Geotech公司航空Z轴倾子电磁勘探系统Z分量接收装置采用玻璃钢骨架，重量较重，要求飞机具有很高的载荷。同时由于玻璃钢属于刚性材料，不可变形，对于直径较大的接收线圈而言，运输也极不方便。
[0005]国内目前除一些研究航空时间域电磁法、航空频率域电磁法的文章或装置有公开发表外，尚未发现涉及航空Z轴倾子电磁勘探方法的论文或者专利的公开发表。
【发明内容】
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[0006]本发明的目的在于提供一种适用于航空Z轴倾子电磁勘探系统的Z分量接收装置。
[0007]本发明的目的是通过以下方式实现的:
[0008]航空电磁勘探系统Z分量接收装置，是由采集系统I固定在采集平台2上，采集平台2通过三组大于80m的钢丝绳3吊挂在直升机4下部，Z分量接收线圈5通过吊挂绳索6吊挂在采集平台2下部，固定在Z分量接收线圈5上前置放大电路7与Z分量接收线圈5的输出端连接，前置放大电路7的输出经信号线8与采集系统I连接构成。
[0009]Z分量接收线圈5是由直径为3.8m-10m圆形或正多边形的弹性碳素骨架10上装有不少于八组可拆卸固定底座9固定感应线圈11和反馈线圈16构成。
[0010]感应线圈11由12阻10芯屏蔽线绕制，以十芯屏蔽线中的任意一根芯线一端为起点，按顺时针或逆时针方向将十根芯线连接成一条导线，绕线起始端为输出信号端，尾端为接地端，每匝10芯屏蔽线外由第一屏蔽层12屏蔽。
[0011]第一屏蔽层12与圆心对称的任意两点设有屏蔽铜网断点I 13和屏蔽铜网断点II 14，屏蔽铜网断点I 13与相邻屏蔽铜网断点I 13相连接，屏蔽铜网断点II 14与相邻屏蔽铜网断点II 14相连接。
[0012]第二屏蔽层15由宽2cm铜带在感应线圈11外侧均匀螺旋缠绕一圈，且首尾不相接。[0013]反馈线圈16由导线在第二屏蔽层15外侧平行于感应线圈11绕制，匝数为3匝，绕制方向与感应线圈相同，绕线起始端为反馈信号接入端，尾端为接地端。
[0014]第二屏蔽层15、感应线圈11和反馈线圈16的接地端均接入同相前置放大电路7的接地端。
[0015]有益效果:航空Z轴倾子电磁勘探系统Z分量接收装置，用弹性碳素骨架作为接收线圈骨架，降低了线圈的重量；同时采用可拆卸安装结构，从而使运输更加方便。反馈线圈产生与被测磁场方向相反的负反馈磁场，从而使接收线圈构成闭环磁通负反馈回路，减小了接收线圈输出灵敏度的动态范围，更有利数据采集系统对输出信号进行采集。接收线圈采用双层屏蔽结构，第一屏蔽层浮地，第二屏蔽层接地，从而能够有效地屏蔽接收线圈外部环境高低频电磁干扰，提高了接收线圈的探测精度。
【专利附图】
【附图说明】:
[0016]图1是航空Z轴倾子电磁勘探系统Z分量接收装置结构图
[0017]图2是图1接收线圈安装结构图
[0018]图3屏蔽层截面图
[0019]图4第一屏蔽层12任意两点屏蔽铜网断点图
[0020]I数据采集系统，2空中数据采集平台，3钢丝绳，4直升机，5 Z分量接收线圈，6尼龙吊挂绳索，7同相前置放大电路，8同相前置放大电路到数据采集系统的信号线，9固定底座，10弹性碳素骨架，11感应线圈，12第一屏蔽层，13屏蔽铜网断点I，14屏蔽铜网断点II，15第二屏蔽层，16反馈线圈。
【具体实施方式】:
[0021]下面结合附图和实施例作进一步详细说明:
[0022]航空电磁勘探系统Z分量接收装置，是由采集系统I固定在采集平台2上，采集平台2通过三组大于80m的钢丝绳3吊挂在直升机4下部，Z分量接收线圈5通过吊挂绳索6吊挂在采集平台2下部，固定在Z分量接收线圈5上前置放大电路7与Z分量接收线圈5的输出端连接，前置放大电路7的输出经信号线8与采集系统I连接构成。
[0023]Z分量接收线圈5是由直径为3.8m-10m圆形或正多边形的弹性碳素骨架10上装有不少于八组可拆卸固定底座9固定感应线圈11和反馈线圈13构成。
[0024]感应线圈11由12阻10芯屏蔽线绕制，以十芯屏蔽线中的任意一根芯线一端为起点，按顺时针或逆时针方向将十根芯线连接成一条导线，绕线起始端为输出信号端，尾端为接地端，每匝10芯屏蔽线外由第一屏蔽层12屏蔽。
[0025]第一屏蔽层12与圆心对称的任意两点设有屏蔽铜网断点I 13和屏蔽铜网断点II 14，屏蔽铜网断点I 13与相邻屏蔽铜网断点I 13相连接，屏蔽铜网断点II 14与相邻屏蔽铜网断点II 14相连接。
[0026]第二屏蔽层15由宽2cm铜带在感应线圈11外侧均匀螺旋缠绕一圈，且首尾不相接。
[0027]反馈线圈16由导线在第二屏蔽层15外侧平行于感应线圈11绕制，匝数为3匝，绕制方向与感应线圈相同，绕线起始端为反馈信号接入端，尾端为接地端。[0028]第二屏蔽层15、感应线圈11和反馈线圈16的接地端均接入同相前置放大电路7的接地端。
[0029]实施例1
[0030]数据采集系统I固定在空中数据采集平台2上表面，通过三组大于80m的钢丝3吊挂在直升机4下部，从而减小直升机对接收装置的电磁干扰。Z分量接收线圈5形状为圆形，通过不少于八组大于8m的尼龙吊挂绳索6吊挂在空中平台下部。同相前置放大电路7通过固定底座固定在Z分量接收线圈上侧，并与接收线圈输出端连接，同相前置放大电路的输出经由同相前置放大电路到数据采集系统的信号线8送到数据采集系统内，由数据采集系统进行数据采集与预处理。
[0031]Z分量接收装置接收线圈通过不少于八组的可拆卸固定底座9固定在弹性碳素骨架10上，包括感应线圈11、反馈线圈12。感应线圈由12匝10芯屏蔽线绕制，以十芯屏蔽线中的任意一根芯线一端为起点，按顺时针方向将十根芯线连接成一条导线，线圈直径为 3.Sm，绕线起始端为输出信号端，尾端为接地端。第一屏蔽层12与圆心对称的任意两点设有屏蔽铜网断点I 13和屏蔽铜网断点II 14，屏蔽铜网断点I 13与相邻屏蔽铜网断点I 13相连接，屏蔽铜网断点II 14与相邻屏蔽铜网断点II 14相连接。
[0032]第二屏蔽层15由宽2cm铜带在感应线圈外侧均匀螺旋缠绕一圈，且首尾不相接。反馈线圈16由导线在第二屏蔽层外侧平行于感应线圈11绕制，匝数为3匝，绕制方向与感应线圈相同，绕线起始端为反馈信号接入端，尾端为接地端。第二屏蔽层15、感应线圈11和反馈线圈16的接地端均接入同相前置放大电路7的接地端。
[0033]在直升机起飞场地组装航空Z轴倾子电磁勘探系统Z分量接收装置，组装过程中紧固固定底座，并且将尼龙吊挂绳索、空中数据采集平台和钢丝按顺序安装并展开摆放在接收线圈一侧。直升机起飞前将数据采集系统打开开始采集，起飞后地面实验人员记录下飞机开始以及结束沿测线飞行的时刻。飞行过程中数据采集系统实时采集存储接收线圈输出的二次场信号，以及接收系统内部的GPS模块送出的地理位置信号。根据记录下的飞机开始以及结束沿测线飞行的时刻，从数据采集系统存储的数据中截取有效的沿测线二次场信号，进而根据二次场信息对地下电阻率做出解释。
[0034]接收线圈悬挂在直升机下部，与水平面平行。地下介质由于涡流效应而产生的Z分量二次场(以B表示)作用在接收线圈内部区域，根据电磁感应定律，此时接收线圈的输出灵敏度可用下式表示:
【权利要求】
1.一种航空Z轴倾子电磁勘探系统Z分量接收装置，其特征在于，是由采集系统(I)固定在采集平台(2)上，采集平台(2)通过三组大于80m长的钢丝绳(3)吊挂在直升机(4)下部，Z分量接收线圈(5)通过吊挂绳索(6)吊挂在采集平台(2)下部，固定在Z分量接收线圈(5)上，前置放大电路(7)与Z分量接收线圈(5)的输出端连接，前置放大电路(7)的输出经信号线(8)与采集系统(I)连接构成。
2.按照权利要求1所述的航空Z轴倾子电磁勘探系统Z分量接收装置，其特征在于，Z分量接收线圈(5)是由直径3.Sm-1Om圆形或正多边形弹性碳素骨架(10)上装有不少于八组可拆卸固定底座(9)固定感应线圈(11)和反馈线圈(13)构成。
3.按照权利要求2所述的航空Z轴倾子电磁勘探系统Z分量接收装置，其特征在于，感应线圈(11)由十二匝十芯屏蔽线绕制，以十芯屏蔽线中的任意一根芯线一端为起点，按顺时针或逆时针方向将十根芯线连接成一条导线，绕线起始端为输出信号端，尾端为接地端，每匝十芯屏蔽线外由第一屏蔽层(12)屏蔽。
4.按照权利要求3所述的航空Z轴倾子电磁勘探系统Z分量接收装置，其特征在于，第一屏蔽层(12)与圆心对称的任意两点设有屏蔽铜网断点I (13)和屏蔽铜网断点II (14)，屏蔽铜网断点I (13)与相邻屏蔽铜网断点I (13)相连接，屏蔽铜网断点II (14)与相邻屏蔽铜网断点II (14)相连接。
5.按照权利要求2所述的航空Z轴倾子电磁勘探系统Z分量接收装置，其特征在于，反馈线圈(16)由3匝导线在第二屏蔽层(15)外侧平行于感应线圈(11)绕制，绕制方向与感应线圈(11)相同，绕线起始端为反馈信号接入端，尾端为接地端。
6.按照权利要 求5所述的航空Z轴倾子电磁勘探系统Z分量接收装置，其特征在于，第二屏蔽层(15)由宽2cm铜带在感应线圈(11)外侧均匀螺旋缠绕，且首尾不相接，第二屏蔽层(15)、感应线圈(11)和反馈线圈(16)的接地端均接入同相前置放大电路(7)的接地端。
【文档编号】G01V3/165GK104020497SQ201410289739
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】王言章, 时洪宇, 林君, 陈晨, 刘飞 申请人:吉林大学