СИСТЕМА И УСТРОЙСТВО ПРИЕМНОЙ КАТУШКИ С ДВОЙНОЙ ПОДВЕСКОЙ Российский патент 2014 года по МПК G01V3/165 

Настоящая заявка притязает на приоритет патентной заявки США №12/118,194, поданной 9 мая 2008 года, содержание которой включено в настоящий документ путем ссылки.

Уровень техники

Описанные ниже варианты изобретения относятся в общем к области геологического картирования и более конкретно к системам для проведения электромагнитной съемки. Геофизические электромагнитные способы могут быть эффективными при определении удельной электропроводности грунтов, скальных пород и других проводящих материалов на глубинах до трех километров от поверхности. Распределение электропроводности на глубине представляет большой интерес для занимающихся картированием залежей основных металлов и урана, водоносных и других геологических формаций. Геофизические электромагнитные способы могут включать измерения изменяющихся во времени вторичных магнитных полей рядом с поверхностью Земли. Эти вторичные поля могут быть созданы с помощью первичного магнитного поля. Источником первичного магнитного поля может быть ток, поданный на передатчик (например, в активной электромагнитной системе съемки), или естественно встречающиеся электромагнитные поля, происходящие главным образом от молний в атмосфере Земли (например, в пассивной электромагнитной системе съемки). Электромагнитные поля могут иметь характерную глубину проникновения в грунт, пропорциональную обратной величине квадратного корня из проводимости грунта и частоты.

Сигнал вторичного магнитного поля может быть традиционно измерен или с помощью системы приемной катушки (которая, например, может использоваться для измерения временной производной dB/dt магнитного поля), или магнетометром (который измеряет магнитное поле В). Принятый аналоговый сигнал затем может быть усилен, отфильтрован и оцифрован с помощью скоростного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) высокого разрешения, и данные можно хранить вместе с информацией о положении, полученной через систему глобального позиционирования (GPS). Последующая обработка данных может включать электрическое и физическое моделирование грунтов для создания контурных карт геофизической удельной электропроводности.

Геофизические съемки обычно требуют высокого отношения сигнал-шум, высокого разделения удельной электропроводности и высокого пространственного разрешения как в боковом направлении, так и в глубину. Требования к электромагнитной съемке могут варьироваться в зависимости от удельной электропроводности грунта и желательной глубины зондирования.

Некоторые электромагнитные системы могут использовать наземные электромагнитные измерения и воздушные измерения с использованием самолетов и вертолетов. Воздушные способы могут быть предпочтительными при больших площадях съемок и могут использоваться для разведки проводящих рудных тел в твердой породе, геологического картирования, в гидрогеологии и мониторинге окружающей среды.

В воздушных электромагнитных системах данные можно собирать, когда самолет или вертолет летит на почти постоянной скорости (например, до 75 м/с или 30 м/с, соответственно) вдоль почти параллельных и близких к равному расстоянию между ними линий (например, от 5 м до 200 м) на приблизительно постоянной высоте над землей (например, 120 м или 30 м, соответственно). Измерения можно выполнять с регулярными интервалами, например, в диапазоне от 1 м до 100 м.

В активных системах с передающей катушкой электромагнитные измерения можно регистрировать или в частотной, или во временной области. При электромагнитных измерениях в частотной области передающая катушка может непрерывно передавать электромагнитный сигнал на фиксированных кратных частотах, а приемная катушка измеряет сигнал непрерывно во времени. Измеряемыми величинами могут быть, например, амплитуда и фаза сигнала как функция частоты или, эквивалентно, синфазная и квадратурная амплитуды как функция частоты.

На измеряемые величины будут влиять удельная электропроводность и геометрия геологических тел в грунте, и их можно обработать для получения контурных карт удельной электропроводности. При электромагнитных измерениях во временной области импульс тока может подаваться на передающую катушку во время периода включения и отключаться во время периода отключения, обычно с частотой повторения, равной нечетному кратному половины частоты локальной электрической линии. Этот сигнал может быть измерен на приемнике как функция времени. Небольшой спад амплитуды во время периода отключения вместе с моделированием удельной электропроводности и геометрии геологических тел в грунте можно использовать для получения контурных карт удельной электропроводности.

В пассивных системах, которые основаны на аудиочастотных магнитных измерениях, естественно встречающиеся электромагнитные поля, создаваемые молниевыми разрядами, можно использовать в качестве источника возбуждения. Эти электромагнитные поля распространяются вокруг Земли как плоские волны, направляемые ионосферой и земной поверхностью. При аудиочастотных магнитных измерениях получаемый электромагнитный сигнал можно измерить воздушной приемной катушкой, например, в частотном диапазоне от 25 Гц до 2 кГц со сбором данных на 6,25 кГц с разрешением 24 бита. В некоторых системах съемки с помощью аудиочастотных магнитных измерений измеренный сигнал затем может быть выделен в частотные диапазоны так, чтобы частоты разделения каналов между каждым диапазоном и следующим более высоким диапазоном имели приблизительное отношение 1,5:1, и затем обработан для создания контурных карт удельной электропроводности. Аудиочастотные магнитные измерения могут также использовать измерения горизонтального магнитного поля в реальном времени, чтобы нормализовать измерения, выполненные при аэросъемке, так как интенсивность источника постоянно изменяется.

Одной возможной системой для аудиочастотных магнитных измерений является использование двух прямоугольных катушек на наземной базовой станции, чтобы получить горизонтальный компонент магнитного поля, и одной воздушной катушкой, чтобы измерить вертикальный компонент магнитного поля. Также на наземной базовой станции можно использовать вторую вертикальную катушку, чтобы улучшить измерение опорного сигнала. В некоторых системах воздушные измерения могут обычно выполняться на расстоянии менее 50 км от наземной базовой станции.

В альтернативных системах могут быть использованы трехкомпонентные измерения на наземной станции и/или трехкомпонентные измерения в полете. Также можно использовать несколько базовых станций для определения местонахождения источника электромагнитного поля и улучшить отношение сигнал-шум в измерениях. Приемная катушка может непосредственно измерять dB/dt. Напряжение, индуцируемое в приемной катушке магнитным полем В, выражается как N·A·dB/dt, где чувствительность катушки N·A является произведением числа витков N катушки и площади А катушки, и dB/dt является временной производной магнитного поля. Индуктивность катушки пропорциональна N²D, где N - число витков, и D - эффективный диаметр катушки.

Источниками электрического шума на приемной катушке могут быть, помимо прочих, паразитные сигналы, создаваемые буксирующим летательным аппаратом (таким как вертолет) и другими металлическими деталями системы, активность молний в атмосфере, помехи от местной линии переменного тока, радиоволны ОНЧ-диапазона и тепловой шум от катушки и электроники. Значительным источником шума в воздушной вращающейся катушке может быть микрофонный шум, создаваемый движением катушки в магнитном поле Земли. Это движение может быть создано ударами ветра по катушке, вибрацией ЛА и трением катушки о систему подвески катушки.

В патенте США №6,876,202 с названием "Система, способ и компьютерный продукт для геологической съемки с использованием природных электромагнитных полей", выданном Э.Б. Моррисону и П.В. Кузьмину 5 апреля 2005 года, раскрыта приемная катушка и средство подвески, которое способствует уменьшению микрофонного шума, создаваемого механической вибрацией приемной катушки в магнитном поле Земли. Способ, примененный в патенте №6,876,202, заключается в окружении катушки поглотителем акустического шума. В патенте также раскрыто средство для уменьшения шума посредством разрешенного расстояния между датчиками и ЛА.

Патент США №7,157,914 содержит описание системы для геофизической съемки, которая включает передающую и приемную катушки, и раскрывает устройство двойной подвески приемника для уменьшения вибрации и микрофонного шума.

Увеличение отношения сигнал-шум на приемной катушке может быть непрямым из-за многих факторов, влияющих на измерения. Чтобы минимизировать шум, создаваемый различными источниками в соответствующем частотном диапазоне, может потребоваться уменьшить движение приемной катушки относительно магнитного поля Земли, не дать внешним механическим шумам попадать в приемную катушку и минимизировать механические шумы, создаваемые системой подвески приемной катушки. Таким образом, желательна приемная катушка с двойной подвеской, которая далее уменьшает шум в приемной катушке.

Раскрытие изобретения

Согласно одному примеру варианта осуществления, устройство приемной катушки для системы электромагнитной съемки содержит: трубчатую наружную раму, определяющую внутренний канал, причем эта трубчатая наружная рама состоит из верхней секции и нижней секции, которые скреплены вместе с возможностью разъединения так, чтобы верхнюю секцию можно было отделить от нижней секции для получения доступа к внутреннему каналу; жесткий внутренний элемент; приемную катушку; несколько первых упругих элементов для подвески приемной катушки от жесткого внутреннего элемента во внутреннем канале и несколько вторых упругих элементов для подвески жесткого внутреннего элемента во внутреннем канале.

Согласно другому примеру варианта осуществления, узел приемной катушки для буксирного узла воздушной системы электромагнитной съемки содержит: трубчатую опорную раму, образующую кольцо; жесткую внутреннюю раму, образующую кольцо и определяющую канал в катушке, который открыт на одной ее стороне, причем внутренняя рама подвешена с помощью набора упругих элементов в опорной раме, и приемную катушку, подвешенную с помощью другого набора упругих элементов от жесткого промежуточного элемента в канале катушки.

Согласно другому примеру варианта осуществления узел приемной катушки для буксирного узла воздушной системы электромагнитной съемки содержит: трубчатую опорную раму, определяющую внутренний канал; несколько разнесенных секций трубчатой рамы, каждая из которых подвешена с помощью соответствующего набора упругих элементов во внутреннем канале, причем каждая из секций трубчатой рамы определяет соответствующий канал для троса; и приемную катушку, расположенную во внутреннем канале и проходящую через проходы для тросов в разнесенных секциях трубчатой рамы, причем приемная катушка подвешена в каждой из секций трубчатой рамы с помощью соответствующего набора упругих элементов.

Согласно другому примеру варианта осуществления устройство приемной катушки для аудиочастотных магнитных измерений для системы электромагнитной съемки содержит: трубчатую наружную раму, определяющую внутренний канал; жесткий внутренний элемент; приемную катушку для измерения электромагнитных откликов на встречающиеся в природе электрические явления; несколько первых упругих элементов для подвески приемной катушки от жесткого внутреннего элемента во внутреннем канале и несколько вторых упругих элементов для подвески жесткого внутреннего элемента во внутреннем канале.

В одном аспекте настоящее раскрытие относится к устройству приемной катушки с двойной подвеской, содержащему: приемную катушку; один или несколько первых элементов подвески; один или несколько вторых элементов подвески; внутреннюю раму и наружную раму; в котором приемная катушка подвешена с помощью первых элементов подвески, которые соединяют приемную катушку и внутреннюю раму так, чтобы располагаться рядом с центром или в центре внутренней рамы, и внутренняя рама подвешена с помощью вторых элементов подвески, которые соединяют внутреннюю раму и наружную раму так, чтобы располагаться рядом с центром или в центре наружной рамы.

В другом аспекте настоящее раскрытие относится к воздушной системе приемной катушки с двойной подвеской, включающей буксирный узел для соединения с ЛА, причем буксирный узел включает: секцию передатчика; раму передатчика и раму приемника, включая: внутреннюю раму с приемной катушкой, подвешенной в ней с помощью одного или нескольких первых элементов подвески так, чтобы располагаться рядом с центром или в центре внутренней рамы; и наружную раму с внутренней рамой, подвешенной с помощью одного или нескольких вторых элементов подвески так, чтобы располагаться рядом с центром или в центре наружной рамы.

В еще одном аспекте настоящее раскрытие относится к системе наземной станции с приемной катушкой с двойной подвеской, включающей: раму приемника, включающую: внутреннюю раму с несколькими катушками восстановления в ней, подвешенными с помощью одного или нескольких первых элементов подвески так, чтобы располагаться рядом с центром или в центре внутренней рамы; и наружную раму с внутренней рамой, подвешенной с помощью одного или нескольких вторых элементов подвески так, чтобы располагаться рядом с центром или в центре наружной рамы; монтажную опору, посредством которой раму приемника устанавливают так, чтобы приемные катушки были установлены вертикально и перпендикулярно одна другой, посредством чего приемные катушки способны измерять магнитное поле в горизонтальной плоскости.

В еще одном аспекте настоящее раскрытие относится к способу сборки системы приемной катушки с двойной подвеской, включающему этапы: подвешивания приемной катушки во внутренней раме, причем средство подвески внутренней рамы включает один или несколько первых элементов подвески, и первые элементы подвески подсоединяют к внутренней раме и приемной катушке, посредством чего приемную катушку подвешивают рядом с центром внутренней рамы; подвешивания внутренней рамы в наружной раме, причем наружное средство подвески включает: одно или несколько внутренних колец и один или несколько вторых элементов подвески, причем внутренние кольца крепят к внутренней стенке наружной рамы и вторые элементы подвески подсоединяют к внутренним кольцам и внутренней раме, посредством чего внутреннюю раму подвешивают рядом с центром наружной рамы.

В другом аспекте настоящее раскрытие относится к способу ремонта системы приемной катушки с двойной подвеской, включающему этапы: открывания системы приемной катушки с двойной подвеской, включающей: внутреннюю раму с открытым верхним концом и приемную катушку, подвешенную в ней с помощью одного или нескольких первых элементов подвески так, чтобы располагаться рядом с центром или в центре внутренней рамы, и наружную раму, состоящую из первой и второй секций, закрепленных с возможностью разъединения, с внутренней рамой, подвешенной с помощью одного или нескольких вторых элементов подвески так, чтобы располагаться рядом с центром или в центре наружной рамы, причем средства, которыми первая и вторая секции наружной рамы закреплены с возможностью разъединения, разъединяют для разделения первой и второй секций, создавая доступ к вторым элементам подвески и внутренней раме; удаления сломанных вторых элементов подвески или сломанных первых элементов подвески, доступных через открытый верхний конец внутренней рамы; замены сломанных первых или вторых элементов подвески и повторного закрепления первых и вторых элементов наружной рамы с возможностью разъединения.

В еще одном аспекте настоящее раскрытие относится к воздушной системе приемной катушки с двойной подвеской, включающей: буксирный узел для соединения с ЛА, причем буксирный узел содержит: раму приемника, включающую внутреннюю раму с приемной катушкой, подвешенной в ней с помощью одного или нескольких первых элементов подвески так, чтобы располагаться рядом с центром или в центре внутренней рамы; и наружную раму с внутренней рамой, подвешенной с помощью одного или нескольких вторых элементов подвески так, чтобы располагаться рядом с центром или в центре наружной рамы.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к устройству приемной катушки с двойной подвеской, включающему: приемную катушку; один или несколько первых элементов подвески; один или несколько вторых элементов подвески; внутреннюю раму и наружную раму; причем приемная катушка подвешена с помощью одного или нескольких первых элементов подвески, которые соединяют приемную катушку и внутреннюю раму так, чтобы располагаться рядом с центром или в центре внутренней рамы, и внутренняя рама подвешена с помощью одного или нескольких вторых элементов подвески, которые соединяют внутреннюю раму и наружную раму так, чтобы располагаться рядом с центром или в центре наружной рамы; и причем один или несколько первых элементов подвески и один или несколько вторых элементов подвески покрыты силиконом или подобным веществом, когда упомянутые элементы подвески соединены с внутренней рамой, наружной рамой или приемной катушкой для уменьшения шума, создаваемого трением.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 показан вид в частичном разрезе по линиям I-I с Фиг.2 узла приемной катушки с деталями системы двойной подвески согласно одному примеру варианта осуществления.

На Фиг.2А показан вид в поперечном разрезе по линиям II-II с Фиг.5А узла приемной катушки, показывающий опорное кольцо и приемную катушку, размещенную в центре внутренней рамы с опорой на элементы подвески и внутреннюю раму, размещенную в центре наружной рамы с опорой на наружные элементы подвески, согласно одному примеру варианта осуществления.

На Фиг.2В показан вид, подобный Фиг.2А и показывающий изменение узла приемной катушки.

На Фиг.3 показан вид сверху в частичном разрезе узла приемной катушки, показывающий положение внутренних и наружных элементов подвески.

На Фиг.4А показан перспективный вид внутреннего узла приемной катушки, показывающий восьмиугольную наружную раму с кольцами, прикрепленными к ее внутренней стенке (элементы подвески не показаны для упрощения).

На Фиг.4В показан вид, подобный виду с Фиг.4А и показывающий изменение узла приемной катушки.

На Фиг.5 показан вид в плане воздушного буксирного узла для геофизической съемки, который включает узел приемной катушки с Фиг.1, размещенный в центре десятиугольной рамы передающей катушки вертолетной системы для электромагнитной съемки во временной области (НТЕМ), согласно одному примеру варианта осуществления.

На Фиг.5А показан покомпонентный вид части Фиг.5, обозначенной 5А, на котором узел приемной катушки показан более детально.

На Фиг.6 показан перспективный вид воздушного буксирного узла с Фиг.5, показывающий его использование в системе НТЕМ, буксируемой вертолетом.

На Фиг.7 показан вид сверху в частичном разрезе узла приемной катушки согласно другому примеру варианта осуществления, показывающий еще одну возможную конфигурацию системы приемной катушки с двойной подвеской.

На Фиг.8 показан вид в плане узла приемной катушки для аудиочастотных магнитных измерений согласно одному примеру варианта осуществления.

На Фиг.9 показан перспективный вид узла приемной катушки для аудиочастотных магнитных измерений с Фиг.8, буксируемого вертолетом.

На Фиг.10 показан вид в боковом разрезе наземной квадратной приемной катушки для аудиочастотных магнитных измерений согласно одному примеру варианта осуществления изобретения.

На чертежах и в последующем описании варианты осуществления изобретения приведены только для примера. При этом четко понимается, что описание и чертежи предназначены только для иллюстрации и для помощи в понимании и не определяют объем изобретения.

Подробное описание

Варианты осуществления изобретения относятся к системе приемной катушки с двойной подвеской, направленной на улучшение отношения сигнал-шум в системе для геофизической съемки путем уменьшения микрофонного шума. Значительный шум может возникать в части низких частот спектра, и, как таковые, по меньшей мере некоторые примеры вариантов осуществления настоящего изобретения предназначены для уменьшения шума в диапазоне низких частот. Некоторые примеры вариантов осуществления могут содержать систему механической изоляции, позволяющую получить низкую частоту отсечки.

По крайней мере в описанных здесь некоторых вариантах осуществления изобретения система приемной катушки с двойной подвеской может уменьшать микрофонные шумы и низкочастотный шум и улучшать отношение сигнал-шум приемной катушки путем уменьшения передачи вибрации системы на приемную катушку.

Перед подробным описанием вариантов осуществления системы приемной катушки с двойной подвеской сначала будет предложен обзор примера воздушной системы для геофизической электромагнитной съемки, в которой может быть применена такая система приемной катушки с двойной подвеской. На Фиг.5, 5А и 6 показан воздушный буксирный узел 100 для воздушной электромагнитной съемки согласно примеру варианта осуществления изобретения. Буксирный узел 100 включает раму 28 передающей катушки, которая является многоугольной, например десятиугольной, и выполнена из труб из стекловолокна, кевлара или другого подходящего легкого и прочного материала, способного выполнять функцию электрической изоляции.

Буксирный узел 100 также имеет узел 102 приемной катушки, который включает многоугольную раму 24 приемной катушки, которая может быть, например, восьмиугольной и расположена в центре рамы 28 передающей катушки. Эти две рамы могут быть соединены радиальной системой канатов 26. В показанном варианте осуществления канаты 26 проходят под натяжением радиально наружу от общей центральной ступицы 9 к соответствующим местам, которые равномерно распределены по периметру или окружности рамы 28 передающей катушки. Рама 24 приемной катушки прикреплена к поддерживающим ее тросам 26 концентрично с рамой 28 передающей катушки. В патенте США №7,157,914 (содержание которого включено в настоящий документ путем ссылки) описан один подходящий пример того, как радиальная система канатов может использоваться для соединения рамы передающей катушки и поддержки рамы приемной катушки.

Обе рамы 24, 28 могут быть подвешены почти в горизонтальном положении с помощью системы подвески, которая прикреплена к многоугольной раме 28 передающей катушки. Система подвески, которая соединена с опорной рамой 10 передающей катушки, включает трос 30 подвески для крепления буксирного каната, который может быть прикреплен к ЛА 36 для подвески рамы 28 передающей катушки в воздушном положении. Нижний конец троса 30 подвески для крепления буксирного каната соединен в точке соединения 31 с узлом 13 опорного каната, который, в свою очередь, соединен с несколькими крепежными положениями на окружности рамы 28 передающей катушки. В варианте осуществления, показанном на Фиг.5, 5А и 6, узел 13 опорного каната включает канаты 32, каждый из которых имеет нижний конец, прикрепленный к соответствующему крепежному положению на окружности рамы 28 передающей катушки, и верхний конец, прикрепленный к нижнему концу троса 30 подвески для крепления буксирного каната в точке соединения 31. По меньшей мере в некоторых примерах вариантов осуществления каждый из канатов 32 прикреплен к соответственному углу 34 рамы передающей катушки. В патенте США №7,157,914 (содержание которого включено в настоящий документ путем ссылки) описан один подходящий пример узла 13 опорного каната, который можно использовать для поддержки рамы 28 передающей катушки. В другом примере варианта осуществления узел опорных канатов системы подвески может быть выполнен из канатов, образующих коническую сетчатую структуру, показанную на Фиг.8 и 9 и описанную в патентной заявке США №11/610,556, поданной 14 декабря 2006 года и опубликованной как документ US 2008/0143130 (содержание которого включено в настоящий документ путем ссылки). Также возможны другие конструкции системы подвески.

Буксирный узел, показанный на Фиг.5 и 6, может, например, использоваться в системе для электромагнитной съемки во временной области, в которой узел 102 приемной катушки используется для измерения временной производной dB/dt магнитного поля, создаваемого местностью съемки в ответ на периодическим импульсы, подаваемые передающей катушкой, поддерживаемой в раме 28 передающей катушки.

В вариантах осуществления узла 102 приемной катушки, показанного на Фиг.5А, используется система приемной катушки с двойной подвеской, которая будет теперь описана более подробно.

Сначала со ссылкой на Фиг.5А и вид в разрезе с Фиг.4А, в одном варианте осуществления рама 24 приемной катушки включает жесткую трубчатую наружную раму 22, образующую петлю, которая определяет непрерывный внутренний канал 104, в котором подвешена проводящая приемная катушка 14 (см. Фиг.1 и 2А). В показанном варианте осуществления наружная рама 22 по форме приближается к кругу и восьмиугольная, но наружная рама 22 может иметь другие формы в других вариантах осуществления, такие как другие многоугольные формы с числом сторон больше или меньше восьми, или форму кольца, или форму эллипса. В вариантах осуществления наружная рама 22 выполнена из литого волокнистого материала, который электрически непроводящий, но проницаем для измеряемого магнитного поля. Как показано на Фиг.2А, в одном варианте осуществления наружная рама 22 включает верхнюю и нижнюю секции 19 и 17 в форме половины трубы, которые скреплены между ними по взаимодействующим кромкам разъединяемыми крепежными деталями 21, такими как винты. Как показано на Фиг.4А, в одном варианте осуществления внутренняя рама приемной катушки 12, которая определяет петлеобразный непрерывный канал 106, подвешена во внутреннем канале 104 наружной рамы 22. В вариантах осуществления внутренняя рама приемной катушки 12 подобна по форме наружной раме 22, например, в показанном варианте осуществления внутренняя рама 12 имеет восьмиугольную форму, как и наружная рама 22, в которой она подвешена. По меньшей мере в некоторых вариантах осуществления рама 24 приемной катушки включает последовательность разнесенных колец 16, которые расположены в канале 104, определяемом наружной рамой 22. В некоторых вариантах осуществления каждое кольцо 16 имеет наружную поверхность, которая в сущности соответствует внутренней стенке наружной рамы 22 и находится с ней в зацеплении. В варианте осуществления, показанном на Фиг.4А, предусмотрены восемь колец 16, по одному в приблизительном центре каждой из восьми сторон наружной рамы 22, но могут использоваться больше или меньше колец 16 в зависимости от требований к применению конкретной приемной катушки.

Со ссылками на Фиг.1, 2А и 3 теперь будет описан вариант осуществления концентрической системы двойной подвески, используемой для установки приемной катушки 14 во внутреннем канале 104 наружной рамы приемной катушки 22. В показанном варианте осуществления системы набор первых элементов подвески 10, которые могут быть выполнены, например, из упругого материала, такого как резина, хотя можно использовать и другие материалы, используются для поддержки приемной катушки 14 приблизительно в центре канала 106, определяемого внутренней рамой 12. Набор вторых элементов подвески 20, которые также могут быть выполнены, например, из упругого материала, такого как резина (хотя можно использовать и другие материалы) поддерживает внутреннюю раму 12 так, что она расположена рядом с центром или в центре наружной рамы 22. Первые и вторые элементы подвески 10, 20 могут быть установлены под углом, близким к поперечному направлению, чтобы поддерживать внутреннюю раму 12 и приемную катушку 14 в положении, концентрическом к всей конструкции. Такое расположение не дает приемной катушке и внутренней раме сдвигаться от центра и в поперечном направлении. Установка под углом, близким к поперечному направлению, может также обеспечивать боковую и поперечную поддержку, которая необходима для внутренней и наружной рам 12, 22. Такое положение может приводить к гашению вибраций как по вертикали, так и по горизонтали.

Вибрации от буксирующего ЛА и удары ветра влияют на наружную раму 22. Система приемной катушки с двойной подвеской рассчитана на уменьшение амплитуды таких вибраций, передаваемых на приемную катушку 14.

Для того чтобы уменьшить вибрацию, подвеска должна быть податливой во всех направлениях, чтобы наружная рама 22 могла перемещаться или вибрировать относительно приемной катушки. Кроме того, приемная катушка 14 должна иметь достаточную массу, чтобы ее инерция могла сопротивляться силам, передаваемым через подвеску, когда наружная рама 22 перемещается. Однако если масса или податливость чрезмерно большая, подвеска не будет поддерживать приемную катушку относительно силы тяжести или нагрузок при маневрировании. Как минимум, подвеска должна не давать приемной катушке касаться наружной рамы при обычных нагрузках. Это ограничивает уменьшение, которого можно достигнуть при одноступенчатой подвеске.

В двухступенчатой подвеске приемная катушка подвешена во внутренней раме 12. Внутреннюю раму затем подвешивают в наружной раме 22 с помощью элементов подвески 20. Масса внутренней рамы с учетом податливости элементов подвески 20 ослабляет вибрации наружной рамы, которые передаются на внутреннюю раму. Эти вибрации далее уменьшаются в результате податливости внутренних элементов подвески 10, массы приемной катушки 14 и прикрепленных к ней компонентов. При определении общего поведения приемной катушки 14 относительно наружной рамы 22 ослабления двух подвесок приблизительно мультипликативные, а отклонения при нагрузке двух подвесок приблизительно аддитивные. В результате этого двойная подвеска может достигать гораздо большего общего ослабления, чем одинарная.

В одном варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.1, первые элементы подвески 10 соединены с приемной катушкой 14 и внутренней стенкой внутренней рамы 12 традиционными пластиковыми тросовыми растяжками 18. Вторые элементы подвески соединены со стенкой внутренней рамы 12 и/или с внутренним концом наружной рамы, или с внутренними кольцами 16 с помощью тросовых растяжек 18. Оба конца элемента 10, 20 подвески могут быть подсоединены к тросовой растяжке. Эта система двойной подвески может снижать шум на приемной катушке, который в ином случае возникает от наружной рамы 22, а также шум, создаваемый из-за трения подвески. Варианты осуществления двойной подвески могут эффективно снижать частоту отсечки низких частот системы, таким образом уменьшая микрофонный шум на приемной катушке 14. В одном варианте осуществления тросовые растяжки 18 могут быть покрыты силиконом или подобным материалом, чтобы не давать катушке 14 и внутренней раме 12 тереться об их элементы подвески, таким образом устраняя шум, создаваемый при таком трении.

В некоторых вариантах осуществления вторые элементы подвески 20 могут быть установлены на внутренних кольцах 16 близко к поперечному положению, но также могут иметь к ним вертикальный компонент. Вторые элементы подвески 20 могут быть закреплены одним концом на внутренних кольцах 16, а другой конец может быть смещен в сторону и прикреплен к внутренней раме 12. Эта конструкция может быть выполнена на обеих сторонах внутреннего кольца 16, чтобы удерживать внутреннюю раму 12 на месте.

В некоторых вариантах осуществления можно использовать и поперечную, и вертикальную подвеску, чтобы получить такой же результат для каждого из первых и вторых элементов подвески.

В некоторых вариантах осуществления внутреннее кольцо 16 и внутренняя рама 12 могут иметь предварительно просверленные отверстия 108, 110, соответственно, или другие сквозные отверстия. Тросовые растяжки 18 могут быть пропущены через отверстия 108, 110 и через петли в первых и вторых элементах подвески 10, 20 и затем соединены между собой. Силикон может быть нанесен на точки крепления для предотвращения шума, создаваемого трущимися деталями. Для крепления первых и вторых элементов подвески 10, 20 могут быть использованы любые другие способы, включая, например, крюки или обработанные точки крепления в форме крюков, посредством которых элементы подвески надевают на крюки и затем покрывают силиконом. Альтернативно, петли на первых и вторых элементах подвески могут быть ввинчены в точки крепления подобно вилкам и розеткам электрических устройств. Еще можно соединить первые и вторые элементы подвески 10, 20 клеем с внутренней рамой 12 и с наружной рамой 22 или внутренними кольцами 16. Во всех возможных средствах крепления первых и вторых элементов подвески к внутренней раме, наружной раме или внутренним кольцам крепление должно быть прочным и может быть покрыто силиконом или любым эквивалентным веществом для уменьшения шума от трения.

Как показано на Фиг.1 и 2А, приемная катушка 14 может быть размещена приблизительно в центре внутренней рамы 12 и поддерживаться в этом положении первыми элементами подвески 10, прикрепленными к внутренней стенке внутренней рамы 12. Внутренняя рама 12, расположенная в центре наружной рамы 22, может поддерживаться в этом месте с помощью вторых элементов подвески 20, прикрепленных к внутренним кольцам 16. По меньшей мере в некоторых вариантах осуществления внутренние кольца 16 могут иметь вырезы 15, расположенные, например, на их нижней части, для облегчения сборки. В одном варианте осуществления изобретения поддерживающее кольцо 16 может быть не совсем круглым, чтобы облегчить сборку системы двойной подвески приемной катушки.

Как показано на Фиг.1 и 2А, в некоторых вариантах осуществления внутренняя рама 12 может иметь С-образный или U-образный профиль поперечного сечения с открытым верхним концом, обеспечивающим доступ к каналу 106, так чтобы приемная катушка 14 не была полностью окружена внутренней рамой 12. Внутренняя рама 12 с открытым верхним концом облегчает сборку приемной катушки 14 во внутренней раме 12.

Из вышеприведенного описания и чертежей должно быть понятно, что система двойной подвески приемной катушки согласно вариантам осуществления включает приемную катушку 14, которая подвешена с помощью первых упругих элементов подвески 10 в канале 106 жесткой внутренней рамы 12. Жесткая внутренняя рама 12, в свою очередь, подвешена с помощью второго набора элементов подвески 20 во внутреннем канале 104 трубчатой наружной рамы 22. В показанном варианте осуществления внутренние установочные кольца 16 используются как элемент сопряжения для крепления наружных концов вторых элементов подвески 20 к внутренней стенке наружной рамы 22. Как лучше всего показано на Фиг.1, 2А и 3, в одном варианте осуществления каждая прямая секция наружной рамы 22 имеет расположенное по центру внутреннее опорное кольцо 16. Несколько элементов подвески 20 проходят от первого конца 120 кольца 16 к противоположным продольным сторонам 124, 126 внутренней рамы 12, и несколько вторых элементов подвески 20 также проходят от другого или второго конца 122 кольца 16 к местам на противоположных сторонах 124, 126 внутренней рамы 12. Наружные концы вторых элементов подвески 20, которые соединены с первым и вторым концами 120, 122 внутреннего кольца 16, могут быть разнесены по окружности относительно соответствующих концов 120, 122. Разнесение по окружности позволяет переносить противодействующие радиальные силы натяжения на внутреннюю раму 12 с помощью элементов подвески 20.

Из чертежей также будет понятно, что точка подсоединения каждого элемента подвески 20 на наружном кольце смещена по оси от точки подсоединения другого конца элемента подвески 20 на внутренней раме, так что элемент подвески проходит по диагонали и не превышает кратчайшее радиальное расстояние между внутренней рамой 12 и наружной рамой 22. Кроме того, элементы подвески 20 проходят в противоположных осевых направлениях от противоположных концов 120, 122 внутреннего кольца 16, так что элементы подвески 20, которые проходят от первого конца 120 кольца 16, обеспечивают действие осевой растягивающей силы на внутреннюю раму 12, которая противоположна осевой растягивающей силе, действующей на внутреннюю раму 12 от элементов подвески 20, которые проходят от противоположного конца 122 кольца 16.

Так, по меньшей мере в одном варианте осуществления вторые элементы подвески 20 расположены так, чтобы прилагать сбалансированные, противоположные по оси (или поперек ее) силы к внутренней раме 12, а также сбалансированные, радиально противоположные силы к внутренней раме 12, чтобы гасить осевое и радиальное движение рамы 12 во внутреннем канале 104.

Как показано на Фиг.2А и 3, в одном варианте осуществления каждый первый упругий элемент подвески 10 расположен по диагонали так, что его точка соединения с внутренней рамой 12 смещена по оси относительно его точки контакта с приемной катушкой 14, причем направление осевого смещения чередуется в первых элементах подвески 10 так, чтобы чистый эффект первых элементов подвески обеспечивал сбалансированные противоположные осевые силы на приемной катушке 14, а также сбалансированные противоположные радиальные силы.

Должно быть понятно, что расположение первых и вторых элементов подвески может быть выбрано в зависимости от требуемой ориентации рамы приемной катушки, чтобы учесть силы тяжести.

В некоторых вариантах осуществления кольца 16 могут не применяться, и наружные концы вторых элементов подвески 20 крепят непосредственно к стенке наружной рамы 22.

В некоторых вариантах осуществления, приемная катушка 14 включает раму катушки или элемент канала, который закреплен с помощью первых элементов подвески 10. На Фиг.2В и 4В показана многовитковая приемная катушка 14, которая имеет электрический проводник, закрепленный в элементе 130 канала, который подвешен с помощью первых элементов подвески 10 в канале 106, определенном внутренней рамой 12. В некоторых вариантах осуществления элемент 130 канала закреплен первыми элементами подвески 10 таким же образом. Элемент 130 канала может иметь такую же форму, как и внутренняя рама 12, но при меньшей площади поперечного сечения. Например, элемент 130 канала может иметь U-образное поперечное сечение и такую форму, чтобы создать восьмиугольный канал для размещения проводящего кабеля, который формирует приемную катушку 14. Элемент 130 канала может использоваться для облегчения намотки приемной катушки 14 и также обеспечивать повышенную жесткость приемной катушки, и в этом отношении может функционировать как каркас катушки. Как показано на Фиг.2В, в некоторых вариантах осуществления некоторые первые элементы подвески 10 могут быть расположены так, чтобы проходить над верхней стороной приемной катушки 14, и некоторые из первых элементов подвески 10 могут быть расположены так, чтобы проходить под приемной катушкой 14 для приложения сбалансированных вертикально противоположных сил к приемной катушке 14. Как показано на Фиг.3 и Фиг.4А, в варианте осуществления приемной катушки для НТЕМ система двойной подвески может быть установлена внутри конструкции наружной рамы 22, выполненной из стекловолокна, хотя можно использовать и другие материалы.

Для неограничивающего примера, узел 102 приемной катушки может быть многоугольным, например восьмиугольным, и иметь общий размер приблизительно 1,2 м, наружная рама 22 может иметь приблизительно круглое поперечное сечение 150 мм со стенками толщиной приблизительно 6 мм, и внутренняя рама 12 может иметь сечение приблизительно 50 мм со стенками толщиной приблизительно 3 мм. Приемная катушка может быть расположена рядом с центром или в центре внутренней рамы посредством многоточечной системы двойной подвески.

Внутренняя рама 12 может быть расположена в центре наружной рамы 22 посредством другой многоточечной системы подвески. Многоточечные системы подвески приемной катушки и внутренней рамы могут состоять из первых и вторых элементов подвески 10 и 20, выполненных из упругого материала, такого как резина, закрепленных тросовыми растяжками 18, которые могут быть покрыты силиконом.

Вышеописанные варианты осуществления могут функционировать, например, как система приемной катушки с двойной подвеской для НТЕМ. В показанном варианте осуществления вторые элементы подвески 20 могут удерживать внутреннюю раму 12 в центре или рядом с центром наружной рамы 22, и приемная катушка 14 может быть расположена в центре или рядом с центром внутренней рамы 12 и удерживаться в этом положении с помощью первых элементов подвески 10. Первые и вторые элементы подвески 10 и 20 могут быть расположены в чередующихся диагональных положениях, чтобы поддерживать натяжение в поперечном направлении.

Как сказано выше, на Фиг.4А и Фиг.2А показан вариант осуществления настоящего изобретения, в котором наружная рама может состоять из двух секций 17 и 19. В одном варианте осуществления секция может состоять из двух частей. Две секции 17 и 19 могут быть выполнены из литого стекловолокна или любого другого подходящего материала. Как показано на Фиг.2А, секции могут быть скреплены между собой винтами 21. Сочетание внутренней рамы 12 с открытым верхним концом, секционной конструкции наружной рамы и винтового механизма для крепления секций наружной рамы с возможностью разъединения может обеспечивать легкий доступ к приемной катушке для целей сборки, установки, проверки и ремонта, включая ремонт в полевых условиях. В одном варианте осуществления изобретения элементы подвески 10, 20 в случае поломки могут быть заменены и покрыты силиконом в полевых условиях. Внутренние кольца 16 также могут быть заменены в полевых условиях, и сломанная секция наружной рамы 22 может быть заменена или сама рама отремонтирована с использованием подходящего материала, такого как стекловолокно, в полевых условиях.

В одном варианте осуществления, в котором наружная рама 22 состоит из двух секций 17 и 19, вторые элементы подвески 20 могут быть подсоединены к внутренним кольцам 16. Эта конструкция позволяет разделять две секции 17 и 19, не затрагивая подвеску приемной катушки.

Как показано на Фиг.4А и 4В, варианты осуществления изобретения могут включать несколько внутренних колец 16. В одном варианте осуществления настоящего изобретения внутренние кольца 16 могут быть прикреплены к внутренней стенке наружной рамы 22 приблизительно в середине каждой стороны наружной рамы. Так, в некоторых вариантах осуществления, первые элементы подвески 10 и внутренняя рама 12 являются первым узлом подвески, и вторые элементы подвески 20 и кольца 16 являются вторым узлом подвески.

На Фиг.5 показан вариант осуществления рамы 24 приемной катушки, которая может использоваться вместе с рамой передающей катушки для НТЕМ. В этом варианте осуществления рама 24 приемной катушки для НТЕМ может быть расположена в центре рамы 28 передающей катушки.

В одном варианте осуществления изобретения рама 28 передающей катушки может иметь форму десятиугольника с диаметром приблизительно 26 м. В одном варианте осуществления изобретения рама 24 приемной катушки и рама 28 передающей катушки могут быть соединены системой радиальных тросов 26. Рама 24 приемной катушки и рама 28 передающей катушки могут быть подвешены с помощью внешней системы 32 подвески, прикрепленной к углам 34 рамы 24 приемной катушки и рамы 28 передающей катушки. Обе системы подвески катушек могут быть прикреплены к тросу 30 для буксировки ЛА, такого как вертолет.

На Фиг.6 показан вариант осуществления настоящего изобретения для использования в качестве рамы 24 приемной катушки для НТЕМ вместе с передающей катушкой 28, в котором такое сочетание катушек может буксироваться вертолетом 36, летящим на скорости, при которой катушки удерживаются приблизительно в горизонтальном положении.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения рама 28 передающей катушки для НТЕМ и рама приемной катушки 24 могут в полете перемещаться со скоростью, подходящей для съемки, например, приблизительно 30 м/с или на любой другой скорости, при которой катушки удерживаются приблизительно в горизонтальном положении.

В некоторых вариантах осуществления рама 28 передающей катушки может поддерживаться внешней системой подвески 32 из точки 31, вертикально и горизонтально смещенной от центра рам катушек, например, приблизительно на 20 м от центра рам катушек, и эта точка подвески 31 может быть прикреплена к вертолету 36 длинным тросом 30, например тросом длиной приблизительно 21 м. В этом варианте осуществления рама приемной катушки может быть подвешена с помощью нескольких тросов переменной длины, сходящихся в точке, отстоящей от центра рамы приемной катушки и еще больше отстоящей от вертолета, например, в точке, расположенной приблизительно на 1 м от центра рамы 24 приемной катушки и приблизительно на 40 м от вертолета 36.

Как показано на Фиг.6, в одном варианте осуществления изобретения передающая и приемная катушки могут быть подвешены при полете в почти горизонтальном или горизонтальном положении с помощью буксирного троса 30 под некоторым углом от вертикали, например под углом приблизительно 35 градусов. Конструкция подвески может поддерживать катушки в горизонтальном положении во время полета из-за сочетания влекущей силы, создаваемой ветром, массы конструкции и конструкции подвески.

На Фиг.7, 8 и 9 показан другой вариант осуществления системы двойной подвески приемной катушки. Система, показанная на Фиг.7, 8 и 9, может использоваться, например, в качестве системы двойной подвески приемной катушки для аудиочастотных магнитных измерений в отсутствие передающей катушки. Например, конфигурация приемной катушки, показанной на Фиг.7, 8 и 9, может использоваться в системе для геофизической съемки с использованием природных электромагнитных полей, подобной системе, раскрытой в патенте США №6,876,202, содержание которого включено в настоящий документ путем ссылки. В этом варианте осуществления рама 54 приемной катушки для аудиочастотных магнитных измерений может иметь форму восьмиугольника, выполненного из непроводящего материала с общим размером, например, приблизительно 8 м. В этом варианте осуществления внутренние кольца 16 могут отсутствовать, и внутренняя рама может не быть непрерывной и может, например, состоять из трубчатых секций 46 вдоль каждой стороны восьмиугольника, всего до 16 секций.

В системе двойной подвески, показанной на Фиг.7, 8 и 9, рама 54 приемной катушки включает трубчатую наружную раму 52, которая образует петлю, определяющую внутренний канал 62, в котором подвешена приемная катушка 42 с использованием системы двойной подвески. В показанном варианте осуществления наружная рама 52 приближается к кругу и имеет восьмиугольную форму, но наружная рама 52 может иметь другие формы в других вариантах осуществления, такие как другие многоугольные формы с большим или меньшим числом сторон чем восемь, или иметь форму круга или эллипса. В некоторых вариантах осуществления наружная рама 52 подобна по конструкции раме 22, описанной выше, и выполнена из материала на основе литого волокна, который не имеет электрической проводимости, но проницаем для измеряемого магнитного поля. Как и рама 22, рама 52 может включать верхние и нижние секции или половины трубы, которые соединены между собой вдоль соответствующих кромок крепежными элементами с возможностью разъединения, такими как винты.

Внутри канала 62 в катушке приемная катушка 42 проходит через несколько разнесенных внутренних трубчатых секций 46, каждая из которых подвешена в канале 62 с помощью вторых упругих элементов подвески 50 от наружной рамы 52. Каждая из трубчатых секций 46 имеет диаметр меньше внутреннего диаметра секций наружной рамы 52. Как показано на Фиг.7, первый набор вторых элементов подвески 50 проходит от разнесенных по окружности мест на одном конце 64 трубчатой секции 46 к соответствующим точкам крепления на внутренней стенке рамы 52, и второй набор вторых элементов подвески 50 проходит от разнесенных по окружности мест на противоположном конце 66 трубчатой секции 46 к соответствующим точкам крепления на внутренней стенке рамы 52. Элементы подвески 50, которые проходят от первого конца 64 трубчатой секции 46, расположены по диагонали так, чтобы каждый из них был прикреплен к соответствующему месту на наружной раме 52, которое расположено на некотором расстоянии по оси от первого конца 64 трубчатой секции 46, и элементы подвески 50, которые проходят от второго конца 66 трубчатой секции 46, расположены по диагонали так, чтобы каждый из них был прикреплен к соответствующему месту на наружной раме 52, которое расположено на некотором расстоянии по оси от второго конца 66 трубчатой секции 46. Такое расположение дает сбалансированным по оси, противоположным силам растяжения воздействовать на трубчатую секцию 46, чтобы смещать трубчатую секцию в центр канала 62 в катушке.

Приемная катушка 42, в свою очередь, подвешена в центре каждой трубчатой секции 46 с помощью нескольких первых упругих элементов 60. Как показано на Фиг.7, первый набор первых элементов подвески 60 проходит из разнесенных по окружности мест на одном конце 64 трубчатой секции 46 к соответствующим точкам контакта на приемной катушке 42, и второй набор первых элементов подвески 60 проходит от разнесенных по окружности мест на противоположном конце 66 трубчатой секции 46 к соответствующим точкам контакта на приемной катушке 42. Элементы подвески 60, которые проходят от первого конца 64 трубчатой секции 46, расположены по диагонали так, что каждый из них прикреплен к соответствующему месту на приемной катушке 42, которое расположено на некотором расстоянии по оси от первого конца 64 трубчатой секции 46, и элементы подвески 60, которые проходят от второго конца 66 трубчатой секции 46, расположены по диагонали так, чтобы каждый из них был прикреплен к соответствующему месту на приемной катушке 42, которое расположено на некотором расстоянии по оси от второго конца 66 трубчатой секции 46. Такое расположение дает сбалансированным по оси, противоположным силам растяжения воздействовать на приемную катушку 42, чтобы смещать трубчатую секцию в центр трубчатой секции 46.

Приемная катушка 42 может включать элемент 130 канала в катушке, такой как описан выше в отношении приемной катушки 14. Первые и вторые упругие элементы подвески могут быть закреплены на месте с помощью тросовых растяжек 18 так же, как указано выше.

В одном варианте осуществления рама приемной катушки 54 может быть разобрана на детали для транспортировки. В другом варианте осуществления рама приемной катушки 54 может быть разобрана на некоторое количество частей, равное количеству сторон рамы, например на восемь частей при восьмиугольной раме.

В одном варианте осуществления трубчатые элементы наружной рамы 52 имеют круглое поперечное сечение, например, диаметром приблизительно 300 мм, и стенки толщиной приблизительно 5 мм. Трубчатые секции 46, которые образуют эквивалент секционированной внутренней рамы, могут быть меньше, чем у наружной рамы, например диаметр поперечного сечения приблизительно 150 мм и стенки толщиной приблизительно 5 мм.

В одном варианте осуществления система двойной подвески и система многоточечной подвески рамы 54 могут состоять из первых и вторых элементов подвески и тросовых растяжек 48, причем первые и вторые элементы подвески чередуются в местах по диагонали, чтобы поддерживать натяжение в поперечном направлении.

Как показано на Фиг.8, система буксирного узла приемной катушки для аудиочастотных магнитных измерений может поддерживаться подвеской в форме сетки 56, прикрепленной к точкам крепления 34А на окружности рамы 54. В одном варианте осуществления изобретения рама приемной катушки 54 может иметь общий диаметр приблизительно 8,0 м, рама приемной катушки 54 может быть подвешена с помощью тросов переменной длины, проходящих к точке 51 соединения с буксирным канатом 30, расположенной, например, приблизительно на 9 м от центра рамы 54 приемной катушки. На Фиг.9 показана рама приемной катушки для аудиочастотных магнитных измерений, в которой приемную катушку буксирует вертолет 36, который может лететь с постоянной скоростью для удержания катушки в горизонтальном или почти горизонтальном положении. В этом варианте осуществления рама 54 приемной катушки может поддерживаться сеткой 56 подвески в точке, которая расположена на расстоянии приблизительно 9 м от центра рамы 54 приемной катушки, причем эта точка подвески сама расположена на тросе 30 длиной приблизительно 90 м, подвешенном на вертолете 36.

В этом варианте осуществления длина каждого троса 58 подвески может изменяться так чтобы в полете рама 54 приемной катушки 54 удерживалась в горизонтальном или почти горизонтальном положении. Буксирный канат 30 может быть под углом к вертикали во время полета, например под углом приблизительно 35 градусов, чтобы поддерживать почти горизонтальное положение рамы 54 приемной катушки. Система приемной катушки может поддерживать горизонтальное или почти горизонтальное положение во время полета из-за сочетания влекущей силы, создаваемой ветром, массы конструкции и сетки подвески.

На Фиг.10 показан еще один вариант осуществления, который подобен системе двойной подвески, описанной выше в отношении Фиг.1-4В, и который может использоваться, например, в качестве приемной катушки с двойной подвеской для аудиочастотных магнитных измерений на наземной станции. Катушки наземной станции обычно устанавливают парами в вертикальном положении, причем две катушки расположены под прямым углом друг к другу, чтобы измерять вектор магнитного поля в горизонтальной плоскости. Если необходима третья катушка для измерения вертикального компонента магнитного поля, она может быть размещена на земле.

Буксирные рамы, такие как показаны на Фиг.10, могут быть установлены вертикально и перпендикулярны одна к другой для измерений магнитного поля в горизонтальной плоскости. В этом варианте осуществления каждая приемная катушка может поддерживаться системой двойной подвески с элементами подвески 60 и 70, которые могут быть выполнены из упругого материала, такого как резина, или любого другого материала, имеющего требуемую прочность на растяжение, чтобы соответствовать массе приемных катушек и внутренней рамы 64.

Понимается, что вышеописанная система двойной подвески, показанная на Фиг.1-4В, для системы электромагнитных измерений в временной области, показанной на Фиг.5 и 6, также применима для рамы приемной катушки для аудиочастотных магнитных измерений, показанной на Фиг.8 и 9, и, аналогично, система двойной подвески, показанная на Фиг.7 и описанная в отношении буксирного узла с Фиг.8 и 9, для аудиочастотных магнитных измерений может быть применима к системе электромагнитных измерений в временной области с Фиг.5 и 6.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что в описанные здесь варианты осуществления могут быть внесены изменения без нарушения объема изобретения. Возможны другие модификации.

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой устройство приемной катушки для системы электромагнитной съемки. Устройство включает систему двойной подвески, состоящую из трубчатой наружной рамы, жесткого внутреннего элемента, подвешенного с использованием упругих элементов к раме, и приемной катушки, подвешенной с использованием упругих элементов к жесткому внутреннему элементу. Также устройство включает узел крепления к летательному аппарату и систему буксировки. Техническим результатом является снижение механических шумов в результате уменьшения относительного перемещения катушки и повышение соотношения «сигнал-шум». 5 н. и 19 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Устройство приемной катушки для системы электромагнитной съемки, содержащее:
трубчатую наружную раму, определяющую внутренний канал, трубчатую наружную раму, состоящую из верхней секции и нижней секции, которые соединены между собой с возможностью разъединения, так что верхняя секция может быть отсоединена от нижней секции, чтобы обеспечить доступ к внутреннему каналу;
жесткий внутренний элемент;
приемную катушку;
несколько первых упругих элементов для подвески приемной катушки от жесткого внутреннего элемента во внутреннем канале и
несколько вторых упругих элементов для подвески жесткого внутреннего элемента во внутреннем канале.

2. Устройство по п.1, содержащее внутреннее кольцо, закрепленное во внутреннем канале, через которое проходит жесткий внутренний элемент, причем вторые элементы подвески подвешивают жесткий внутренний элемент от внутреннего кольца.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что внутреннее кольцо находится в зацеплении с внутренней стенкой трубчатой наружной рамы и имеет вырез в его части, который может быть расширен для прохода через него части приемной катушки и жесткого внутреннего элемента.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубчатая наружная рама образует петлю, так что внутренний канал является постоянным каналом для приемной катушки.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что жестким внутренним элементом является внутренняя рама, которая определяет постоянный канал, в котором приемная катушка подвешена с помощью первых упругих элементов.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что внутренняя рама обеспечивает доступ к приемной катушке с ее первой стороны.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что жестким внутренним элементом является трубчатая секция, которая определяет внутренний трубчатый канал, через который проходит приемная катушка.

8. Устройство по п.7, включающее несколько трубчатых секций, причем каждая трубчатая секция имеет соответствующий набор первых элементов для подвески соответствующей части приемной катушки и соответствующий набор вторых элементов для подвески трубчатой секции от трубчатой наружной рамы.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приемная катушка включает электрический проводник, закрепленный в элементе канала.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере некоторые из первых элементов подвески подсоединены под непрямыми углами к приемной катушке в противоположном друг другу натяжении, чтобы гасить радиальные и осевые движения приемной катушки во внутреннем канале.

11. Устройство по любому одному из пп.1-10, отличающееся тем, что по меньшей мере некоторые из вторых элементов подвески подсоединены под непрямыми углами к внутреннему элементу в противоположном друг другу натяжении, чтобы гасить радиальные и осевые движения внутреннего элемента во внутреннем канале.

12. Устройство по любому одному из пп.1-10, отличающееся тем, что наружная рама образует многоугольную или круглую петлю.

13. Буксирный узел для бортовой геофизической съемки, содержащий узел приемной катушки для аудиочастотных магнитных измерений, причем узел приемной катушки включает устройство приемной катушки по любому одному из пп.1-12.

14. Буксирный узел для бортовой геофизической съемки, содержащий передающую катушку для создания первичного поля и узел приемной катушки для измерения вторичного поля, создаваемого местностью в ответ на первичное поле, причем узел приемной катушки включает устройство приемной катушки по любому одному из пп.1-12.

15. Бортовая система приемной катушки с двойной подвеской, включающая:
(a) буксирный узел для соединения с ЛА, причем буксирный узел включает:
(i) раму приемника, включающую:
(A) внутреннюю раму с приемной катушкой, подвешенной в ней с помощью одного или нескольких первых элементов подвески так, чтобы располагаться рядом с центром или в центре внутренней рамы, и
(B) наружную раму с внутренней рамой, подвешенной с помощью одного или нескольких вторых элементов подвески так, чтобы располагаться рядом с центром или в центре наружной рамы, при этом наружная рама включает верхнюю секцию и нижнюю секцию, которые соединены между собой с возможностью разъединения, так чтобы обеспечить доступ к приемной катушке в подвешенной внутренней раме.

16. Бортовая система приемной катушки с двойной подвеской по п.15, отличающаяся тем, что конструкция рамы приемника позволяет получить высокое отношение сигнал-шум.

17. Бортовая система приемной катушки с двойной подвеской по п.16, отличающаяся тем, что высокое отношение сигнал-шум достигается за счет конструкции приемной катушки с двойной подвеской, имеющей один или несколько первых элементов подвески и один или несколько вторых элементов подвески, выполненных из резины и подсоединенных между внутренней и наружной рамами или внутренней рамой и приемной катушкой с помощью одной или нескольких силиконовых тросовых растяжек, благодаря чему трение элементов подвески, приемной катушки, наружной рамы и элементов внутренней рамы минимальное.

18. Бортовая система приемной катушки с двойной подвеской по п.15, отличающаяся тем, что рама приемной катушки состоит из нескольких соединенных между собой элементов секций рамы, причем секции внутренней рамы имеют открытую сторону.

19. Бортовая система приемной катушки с двойной подвеской по п.18, отличающаяся тем, что элементы секций рамы приемника определяют многоугольный профиль.

20. Бортовая система приемной катушки с двойной подвеской по п.15, отличающаяся тем, что буксирный узел соединен с ЛА по меньшей мере одним тросовым средством, соединенным с рамой приемника в нескольких точках.

21. Бортовая система приемной катушки с двойной подвеской по п.15, отличающаяся тем, что ЛА является вертолетом.

22. Бортовая система приемной катушки с двойной подвеской по п.15, отличающаяся тем, что первые элементы подвески приемной катушки соединены с приемной катушкой и внутренней рамой прямо или косвенно, и вторые элементы подвески внутренней рамы соединены с упомянутым поддерживающим кольцом и наружной рамой прямо или косвенно, и отличающаяся тем, что соединения покрыты силиконом.

23. Устройство приемной катушки для системы электромагнитной съемки, содержащее:
полую внешнюю раму, определяющую внутренний канал;
внутренний элемент рамы;
приемную катушку;
множество первых упругих элементов подвески, поддерживающих приемную катушку над внутренним элементом рамы во внутреннем канале, и
множество вторых упругих элементов подвески, поддерживающих внутренний элемент рамы во внутреннем канале, причем
внешняя рама состоит из верхней секции и нижней секции, которые соединены вместе с возможностью снятия таким образом, что верхняя секция может быть отделена от нижней секции для обеспечения доступа во внутренний канал в то время, когда приемная катушка подвешена в нем.

24. Устройство по п.23, где внешняя рама формирует по существу горизонтально ориентированную петлю вокруг центрального пространства, которое внутренний канал и приемная катушка окружают, причем верхняя секция формирует верхнюю часть петли, и нижняя часть формирует нижнюю часть петли.