Пристрій і спосіб аэрофизической розвідки

 

Група винаходів відноситься до геофізичним, дистанційним, пошуковим методам, здійснюваним з допомогою літальних апаратів, і може бути використана для проведення пошуково-оціночних досліджень на широкий спектр корисних копалин, у тому числі на чорні, кольорові і благородні метали, алмази, для прогнозування покладів вуглеводнів за эпигенезу у верхній частині розрізу, виявлення в надрах техногенних об'єктів різного призначення, обстеження наземних і підземних інженерних споруд, з метою виявлення потенційно небезпечних зон та запобігання техногенних аварій і катастроф.

Технічне рішення, згідно групі винаходів, призначене для проведення електромагнітної розвідки становленням поля в часовій області з ЕМ-каналом високою грунтопроникающей здатністю до глибини 300-500 м в реальних провідних середовищах.

Відомі системи аэроэлектромагнитной зйомки, що складаються з буксирувального пристрою, який приєднується до літальному апарату, в яких буксирувані пристрій включає секцію передавача, що містить гнучку несучу раму передавача і контур передавача, розташований в несучій рамі передавача, а також секцію приймача, що містить т №2454684, патент РФ№2494420, G01V 3/165). Секція приймача даних технічних рішеннях поєднана з центральною віссю секції передавача, несуча рама якого складається з кількох взаимосоединяемих елементів рами, забезпечують складання та розбирання секції передавача. Буксирувані пристрій з'єднано з літальним апаратом за допомогою як мінімум одного троса, сполученого з секцією передавача в декількох точках, в тому числі з допомогою центрального троса, сполученого з літальним апаратом. При цьому центральний трос включає другий, протилежний першому, край, в якому кілька з'єднувальних тросів з'єднані між другим кінцем центрального троса і декількома точками, в цілому рівномірно розподіленими по колу секцій передавача. Несуча рама приймача з'єднана з несучою рамою передавача за допомогою декількох з'єднувальних тросів, які рівномірно розподілені по колу несучої рами приймача і несучої рами передавача.

Приймальний контур еластично підвішений усередині несучої рами приймача, яка складається з декількох взаимосоединяемих елементів і містить всередині себе еластично підвішену оболонку, всередині якої еластично підвішений приймальний контур. При этоматкам відомих аэроэлектромагнитних систем слід віднести можливу значну деформацію приймального і передавального контурів при напорі повітряного потоку в процесі польоту, в тому числі залежність ступеня зазначеної деформації від швидкості польоту, що призводить до відповідних значущим спотворень реєстрованого сигналу.

Крім того, розташування приймальної петлі в центрі котушки передавача в даних системах обумовлює значний рівень заважають (паразитних) сигналів, індукованих в котушці приймача залишковими струмами в петлі передавача, що надає суттєвий негативний вплив на прийнятий відповідний сигнал.

Для розв'язання задачі зменшення рівня зазначених заважають може бути застосоване розміщення петлі приймача всередині компенсаційної котушки, по якій протікає протифазний струм передавача, конструктивне рішення якій описано, зокрема, в зазначеному вище патенті РФ №2494420. Проте в даному випадку на ступінь компенсації залишкових струмів істотно впливає нестабільність геометрії (за рахунок вібрації) компенсаційної петлі в процесі польоту.

Крім того, для мінімізації впливу залишкових струмів, циркулюючих в петлі передавача після виключення збудливого сигналу, у відомих аэромагнитних системах використовують компенсує пристрій, виконане у вигляді вимірювача залишкових струмів, напр�динена послідовно з котушкою передавача, а його вторинна обмотка підключена до попереднього підсилювача і АЦП. Знімається з вторинної обмотки дискретизированний сигнал, аналогічний сигналу приймача, використовується для корекції прийнятого відповідного сигналу. Особливістю даного технічного рішення є складність отримання амплітудно-частотних і фазово-частотних характеристик вимірювача залишкових струмів, ідентичних відповідним характеристиками приймальної антени, і, як наслідок цього, складність досягнення ступеня компенсації, необхідної для усунення спотворень у прийнятому повторному сигналі та забезпеченні, в кінцевому підсумку, ефективності електромагнітних вимірювань.

Відомо також пристрій для аэрогеофизической розвідки, в якому літальний апарат буксирує горизонтально розташовану під ним електромагнітну систему, що включає апаратурний блок, генераторну антену і приймальну антену (патент РФ №2201603, G01V 3/17, прототип). Електромагнітна система виконана у вигляді зонда, що включає несучий корпус, виконаний з кількох прямолінійних секцій, утворюють багатокутник, з розташованими на ньому витками випромінюючої антени, апаратурним блоком, прикріпленим до несучого корпусу, і приемн�воположной напрямку руху.

Корпус зонда, переважно, виконаний у вигляді утворюють правильний багатокутник (наприклад, шестикутник) рознімних секцій, з круглим поперечним перерізом.

Приймальна антена встановлена у прикінцевій частині жорсткого елемента, шарнірно пов'язаного з несучим корпусом зонда з боку, протилежного напрямку руху, і, переважно, виконана у вигляді розташованих у взаємно ортогональних площинах трьох контурів.

Апаратурний блок пристрою розміщений у розташованому у внутрішньому просторі зонда контейнері і є енергетично автономним.

Засоби буксирування зонда виконані у вигляді тросів, два з яких пов'язані з передньою і задньою стінками контейнера в точках, що лежать у вертикальній площині симетрії зонда. Два інших троса закріплені в крайових частинах перпендикулярній напрямку руху секції несучого корпусу зонда, розташованої з боку, протилежного напрямку руху. Ще два троси закріплені в прикінцевій частині жорсткого виносного елемента.

Пристрій для аэрогеофизической розвідки, згідно прототипу, володіє підвищеною стійкістю в русі, що забезпечує проведення електромагнітних досліджень з високою пр�рен облік впливу на прийнятий відповідний електромагнітний сигнал залишкових струмів в петлі передавача після виключення збуджуючого струму, що не забезпечує необхідний рівень роздільної здатності і глибинності геофізичних досліджень. Крім того, до недоліків даного технічного рішення слід також віднести недостатню жорсткість конструкції, що тягне за собою зниження аеродинамічних характеристик пристрою, таких як стійкість в русі, горизонтальність польоту. Перераховані недоліки знижують якість прийнятого відповідного електромагнітного сигналу і відповідно достовірність результатів проведених робіт в цілому.

Завдання групи винаходів - підвищення достовірності та глибинності аэрогеофизических досліджень.

Технічним результатом групи винаходів є зниження впливу на прийнятий відповідний електромагнітний сигнал перешкод, обумовлених вібраціями приймальної антени і залишковими струмами в генераторної антени, що протікають після виключення збуджуючого струму, а також підвищення жорсткості конструкції.

Заявлений технічний результат досягається за рахунок того, що пристрій для аэрогеофизической розвідки, що містить буксируваний з допомогою літального апарату електромагнітний зонд, що включає апаратурний блок, генераторну антену, приймальню ан�а, при цьому зазначений зонд включає несучий корпус, виконаний з кількох прямолінійних секцій, утворюють переважно багатокутник, з розташованими на ньому витками генераторної антени, згідно винаходу забезпечено центральною балкою, розташованої вздовж напрямку руху, з встановленими на ній зазначеної приймальною антеною та зазначеним апаратурним блоком, закріпленим в передній щодо руху частині зазначеної центральної балки, зазначена приймальна антена встановлена в хвостовій частині зазначеної центральної балки з утворенням двох гальванічно зв'язаних секторів, один з яких розташований всередині контуру генераторної антени, а інший - поза зазначеного контуру, при цьому магнітний потік, перетинає сектор приймальної антени, що знаходиться всередині контуру генераторної антени, і магнітний потік, який перетинає сектор приймальної антени, що знаходиться зовні контура генераторної антени, компенсують один одного (рівні по модулю і різноспрямовані).

Контур зазначеної приймальної антени виконаний у вигляді двох секторів довільної геометричної форми, з'єднаних між собою в єдиний контур з мінімально можливою площею перетину контуру генераторної ан�ніка, перетинають контур генераторної антени, а також у вигляді двох концентрично криволінійних трапецеїдальних секцій, з'єднаних електрично, одна з яких встановлено на центральній балці всередині випромінюючого контуру, а інша - поза його межами.

Зазначений технічний результат досягається тим, що пристрій включає приймальну антену, розташовану в центральній частині зазначеної центральної балки, виконану переважно у вигляді квадратного контуру, при цьому верхня частота смуги робочих частот зазначеної антени вище верхньої частоти смуги робочих частот приймальної антени, встановленої в хвостовій частині зонда.

Зазначені приймальні антени, переважно, виконані у вигляді многовиткових контурів, жорстко закріплених всередині корпусу, виконаного з діелектричного матеріалу.

Крім того, пристрій містить підвісну приймальну антену, переважно трикутної форми, розташовану у верхній частині тросів, складових засоби буксирування електромагнітного зонда, при цьому верхня частота смуги робочих частот зазначеної підвісний антени вище верхньої частоти смуги робочих частот приймальної антени, встановленої в хвостовій частині зонда.

Многовитковий корпусу, виконаного з діелектричного матеріалу.

Несучий корпус зонда, переважно, виконаний у вигляді правильного багатокутника з роз'ємних прямолінійних секцій з круглим поперечним перерізом, жорстко з'єднуються між собою за допомогою закладних колінчастих секцій.

Для встановлення приймальних антен і підвищення жорсткості конструкції зонда пристрій забезпечений жорстко встановленими на центральній балці напрямними, виконаними з можливістю переміщення по ним стяжних кронштейнів-хомутов, взаємодіючих з корпусом встановлюється приймальної антени.

Зазначений апаратурний блок встановлений в передній щодо руху частині зазначеної центральної балки, переважно, за межами контуру генераторної антени, з зовнішньої сторони зонда.

Засоби буксирування зонда виконані у вигляді чотирьох тросів, перші кінці яких з'єднані між собою і закріплені на пов'язаному з літальним апаратом трос-кабелі, другі кінці зазначених тросів відповідно закріплені на зазначеному зонді, при цьому один з тросів закріплений у хвостовій частині зазначеної центральної балки і виконаний з можливістю регулювання його довжини, а решту закріплені в передній частині зазначеного зо�аратурний блок включає систему GPS, пов'язаний з бортовим вимірювальним комплексом блок живлення, перемикач струму, пов'язаний з послідовно з'єднаними стабілізатором струму і блоком управління, силовий вихід зазначеного комутатора струму пов'язаний з генераторної антеною, а вхід - з керуючим виходом блоку управління, при цьому бортовий вимірювальний комплекс включає бортовий комп'ютер, перше вхід якого пов'язаний з виходом вимірювального блоку, що включає багатоканальний АЦП, вихід якого є виходом блоку, а входи пов'язані з вхідними многокаскадними підсилювачами, входи яких через трос-кабель з'єднані з відповідними антенними підсилювачами приймальних антен, розташованими на зонді, керуючий вхід АЦП через трос-кабель пов'язаний з синхронизирующим виходом блоку управління апаратурного блоку зонда, другий, третій і четвертий входи бортового комп'ютера пов'язані відповідно з бортовою системою GPS, висотоміром і магнітометрів, а керуючий вихід бортового комп'ютера через трос-кабель пов'язаний з керуючим входом зазначеного блоку управління.

Блок живлення зонда включає змінні акумуляторні батареї ємністю, достатній для підтримки працездатності пристрою протягом усього польоту.<�ської розвідки включає генерування електромагнітного поля за допомогою буксирувального літальним апаратом електромагнітного зонда, прийом відповідного електромагнітного сигналу з допомогою приймальної антени, встановленої в хвостовій відносно напрямку руху частини зазначеного електромагнітного зонда, при цьому зазначений електромагнітний зонд включає несучий корпус з розташованими на ньому апаратурним блоком і витками генераторної антени, а зазначену приймальну антену встановлюють у хвостовій частині зазначеного електромагнітного зонда з утворенням двох гальванічно зв'язаних секторів (секцій), один з яких розташований всередині контуру генераторної антени, а інший - зовні зазначеного контуру, так, що магнітний потік, який перетинає сектор приймальної антени, що знаходиться всередині контуру генераторної антени, і магнітний потік, перетинає сектор приймальної антени, що знаходиться зовні контура генераторної антени, компенсують один одного (рівні по модулю і різноспрямовані).

Переважно зазначену приймальну антену встановлюють з можливістю її переміщення з розташованої вздовж напрямку руху електромагнітного зонда центральній балці.

Контур зазначеної приймальної антени може бути виконаний у вигляді двох секторів довільної геометричної форми, з'єднаних між собою в единианной приймальної антени може бути виконаний у вигляді двох концентрично криволінійних трапецеїдальних секцій, сполучених електрично, одна з яких встановлено на зазначеній центральній балці всередині випромінюючого контуру, а інша - зовні зазначеного контуру, або у вигляді прямокутника або трикутника, контури яких перетинають контур генераторної антени.

Крім того, в центральній частині зазначеної центральної балки встановлюють прийомну антену, виконану переважно у вигляді квадратного контуру. При цьому верхня частота смуги робочих частот даної антени вище верхньої частоти смуги робочих частот приймальної антени, встановленої в хвостовій частині зонда.

У верхній частині тросів, складових засоби буксирування електромагнітного зонда, встановлюють підвісну приймальну антену, переважно трикутної форми. Верхня частота смуги робочих частот даної підвісний антени вище верхньої частоти смуги робочих частот приймальної антени, встановленої в хвостовій частині зонда.

Сутність групи винаходів полягає в тому, що електромагнітний зонд включає приймальну антену (компенсаційну), в якій, за рахунок її конфігурації і установки щодо генераторної антени, відбувається компенсація поля, k т, що наводиться залишковими струмами, що протікають в генераторно�лнительно містить приймальну антену, для якої за рахунок нежорсткого кріплення її до тросової підвісці зонда досягається зниження впливу електромагнітної завади, обумовленої вібраціями зонда в русі. Пристрій включає також антену, розташовану концентрично з генераторної антеною. Кожна із зазначених антен має задану (певну) робочу смугу частот, внаслідок чого забезпечується поліпшення умов прийому відповідного сигналу у тимчасових інтервалах, відповідних робочій частоті кожної з антен.

При цьому конструктивне рішення підвісної системи в цілому забезпечує її високі аеродинамічні параметри - горизонтальність положення і стійкість у процесі руху на розрахунковій швидкості.

На фіг. 1 схематично представлений загальний вигляд пристрою згідно винаходу; фіг. 2 ілюструє кріплення приймальних антен, розташованих на центральній балці; на фіг. 3 показана структурна схема устаткування, розташованого на зонді; на фіг. 4 показана структурна схема бортового обладнання; фіг. 5 ілюструє умова компенсації залишкових струмів; фіг. 6-8, ілюструють варіанти виконання компенсаційної антени 6; на фіг. 9-12 представлені графіки, що ілюструють компенсацію поля залишкових т� згідно винаходу (фіг. 1) містить зонд (платформу) 1, що включає несучий корпус 2, наприклад, у вигляді багатокутника, утвореного роз'ємними між собою прямолінійними секціями, на яких покладені витки генераторної антени 3. З метою підвищення жорсткості конструкції зонда на протилежно розташованих секціях несучого корпусу 2 вздовж напрямку руху встановлена центральна балка 4, в передній частині (відносно напрямку руху системи) якої встановлений апаратурний контейнер 5 з зовнішньої сторони несучого корпусу 2 за межами генераторної антени 3. Можлива також установка апаратурного контейнера 5 у внутрішньому контурі несучого корпусу 2.

У хвостовій і центральній частинах зазначеної балки 4 закріплюють відповідно компенсаційну приймальну антену 6, з верхньою межею робочої смуги частот fв6і приймальну антену 7, з верхньою межею робочої смуги частот fв7.

Приймальна антена 6, розташована в хвостовій частині зазначеної центральної балки 4, включає два протилежно розташованих відносно контуру генераторної антени 3 сектори, в загальному вигляді довільної геометричної конфігурації виконана так, що наводяться залишковими струмами в генераторної антен�приймальної антени 6, і магнітні потоки, що проходять через зовнішній щодо генераторної антени 3 сектор контуру приймальної антени 6, компенсують один одного (фіг. 5).

Приймальна антена 6 може бути виконана, наприклад, у вигляді прямокутного або трикутного контуру і встановлена на центральній балці 4 з перетином контуру генераторної антени 3, як це показано на фіг. 6 і фіг. 7. Приймальна антена 6 може бути виконана також у вигляді концентрично криволінійних трапецієподібних секторів, один з яких встановлено на центральній балці 4 усередині контуру генераторної антени 3, а інший - поза його межами. Зазначені частини з'єднані між собою в єдиний контур з мінімально можливим перетином контуру генераторної антени 3 (фіг. 8).

З допомогою засобів буксирування, троса-кабелю 8 і тросового «павука» 9, зонд 1 закріплюється до нижньої частини фюзеляжу літального апарата 10. Тросовий павук 9 включає зазначений трос-кабель 8 і троси 11-14. Зазначені троси 11-14, переважно, виконані з синтетичних матеріалів, наприклад з високомодульного поліефірного волокна (кевлара). При цьому один з тросів 11-14, трос 14, кріпиться у прикінцевій частині балки 4 і виконаний з можливістю регулювання його довжини. Три інших троса 11-13 кріпляться до зон-14 і їх кріплення до троса-кабелю 8 вибирається з міркувань забезпечення оптимального, з точки зору стійкості зонда і положення верхньої точки тросового павука 9.

У верхній частині тросового павука 9 над площиною зонда 1 (платформи) встановлена підвісна приймальна антена 15 переважно у вигляді трикутного контуру, з верхньою межею робочої смуги частот fв15. Корпус антени 15 кріпиться до тросів 11, 13, 14.

Приймальні антени 6 і 7 являють собою багато виткові рамки з мідного дроту з диференціальним виходом. При цьому витки проводів залиті компаундом і укладені в жорсткий корпус, виконаний з діелектричного матеріалу, наприклад із склопластикових труб, жорстко з'єднаних між собою, наприклад, за допомогою пластикових закладних або болтових з'єднань. Корпус приймальної антени 15 виконаний аналогічно, при цьому сама антена 15 виконана у вигляді гнучкого багатожильного кабелю і закріплюється по периметру зовні її корпусу.

Для встановлення приймальних антен 6 і 7 центральна несуча балка 4 забезпечена жорстко встановленими направляючими 16, виконаними з можливістю переміщення по ним стяжних кронштейнів-хомутов 17, взаємодіючих з корпусом встановлюється приймальної антени (фіг. 2).

Підвісна трикутна антена 15 виконана найбільш високочасто�астоте fв15період (T=1/fв15) був би на порядок менше тривалості фронту τфвимкнення струму в генераторної антени 3, для реєстрації сигналу на самих ранніх часів з мінімальними спотвореннями. Компенсаційна приймальна антена 6 характеризується найменшим значенням верхньої межі fв6робочої смуги частот з трьох антен і переважно призначена для прийому відповідного сигналу на часи більше 2 τф. Центральна приймальна антена 7 має проміжне значення верхньої робочої частоти fв7. Тобто верхні межі частотних смуг зазначених приймальних антен 6, 1, 15 знаходяться в співвідношенні - fв6<fв7<fв15.

Наприклад, для двухвітковой генераторної антени 3 і при тривалості фронту вимикання струму τфблизько 85 мкс верхні граничні частоти антен 6, 7, 15 мають бути відповідно: fв6=45 кГц, fв7=75 кГц, fв15=120 кГц.

У верхній частині троса-кабелю 8 кріпиться виносний елемент, з встановленою на ньому капсулою з магнітометрів 18.

Корпус 2 зонда 1 забезпечений також парою хвостових стабілізаторів 19, призначених для поліпшення курсової стійкості зонда 1 в польоті.

Корпус 2 генераторної антени 3 виконаний з использоваединяемих між собою за допомогою закладних колінчастих секцій.

Генераторна антена 3 являє собою 1-4 витка багатожильного мідного кабелю. Кабель закріплюється по периметру корпусу 2 з допомогою спеціальних кріплень з пазами під кабель.

Контейнер 5 виконаний з використанням склотканини і склопластику і покритий вологозахисним покриттям. Контейнер 5 кріпиться до носової секції центральної балки 4 в чотирьох точках за допомогою болтових з'єднань.

Розміщення апаратурного контейнера 5 в передній частині зонда (переважно з зовнішньої сторони контуру генераторної антени 3) зміщує центр мас зонда 1 вперед, що дозволяє обійтися без додаткових засобів забезпечення балансувальних характеристик стійкості в польоті.

Структурна схема зонда 1 представлена на фіг. 3.

Розташований у спеціальному контейнері апаратурний блок 5 містить блок живлення 20 (змінні акумуляторні батареї ємністю, достатній для підтримки працездатності пристрою протягом польоту), блок 21 управління, пов'язаний зі стабілізатором 22 струму і комутатором 23 струму, перший вихід якого пов'язаний з входом стабілізатора 22 струму. Другий (силовий) вихід комутатора 23 струму пов'язаний з генераторної антеною 3. Керуючий синхронізуючий вхід і вихід бло�сположена також автономна система GPS 24, призначена для послеполетной просторової прив'язки даних вимірювань.

До виходу антен 6, 1, 15 підключені відповідні антенні підсилювачі 25-27, розташовані в безпосередній близькості від зазначених приймальних антен 6, 7, 15 і призначені для посилення сигналу і його подальшої передачі по тросу-кабелю 8 на бортовий вимірювальний комплекс (фіг. 4).

Бортовий вимірювальний комплекс (фіг. 4) включає бортовий комп'ютер 28, пов'язаний з вимірювальним блоком 29. Вимірювальний блок 29 включає багатоканальний АЦП 30, входи АЦП 30 пов'язані з виходами багатоканальних підсилювачів 31, 32, 33, входи яких через трос-кабель 8 пов'язані з відповідними антенними підсилювачами 25-27 приймальних антен 6, 7, 15, розташованими на зонді 1. Синхронізуючий імпульс на вхід АЦП 30 надходить через трос-кабель 8 з блоку управління 21 апаратурного блоку 5. Вихід зазначеного комп'ютера 28 через трос-кабель 8 пов'язаний з входом зазначеного блоку 21 управління.

Бортове обладнання включає також приймач 34 сигналів GPS, радіовисотомір 35 і блок 38 реєстрації даних магнітометра 18, сигнали з яких подаються на відповідні входи бортового комп'ютера 28.

Харчування бортового обладнання здійснюється від аккумул�енних в контейнері 5, під час польоту здійснюється від бортової мережі живлення 37.

Бортовий приймач 34 сигналів GPS використовується для реєстрації координат повітряного судна і точного часу, а також для корекції системного часу комп'ютера 28.

Пристрій згідно винаходу працює наступним чином.

Перед початком аэрогеофизических робіт здійснюють настройку положення антени 6 (фіг 2), розташованої в хвостовій частині корпуса зонда 1.

При цьому знаходять таке положення антени 6 на центральній балці 4, при якому магнітний потік Ф1, що проходить через внутрішню щодо випромінюючої антени 3 частина контуру антени 6, урівнював магнітний потік Ф2зворотного знаку, що проходить через зовнішню щодо випромінюючої антени 3 частина контуру антени 6 (фіг. 5). Умова рівності магнітних потоків має вигляд |Ф1|=|Ф2, де Ф1=∫∫B1·S1ds і Ф2=∫∫B2·S2ds - відповідно магнітні потоки у внутрішній і зовнішній по відношенню до генераторної антени 3 областях приймальної антени 6, представлені у вигляді інтегралів по поверхні секторів приймальної антени 6.

Таке технічне рішення антени 6 дозволяє значно, до двох порядків, снизитьбуждающего струму.

На фіг. 9 представлені графіки профілювання для відносного рівня сигналу Евідндля різних варіантів приймальної антени 6 (а - прямокутна антена, б - трикутна, - двосекційна) при переміщенні приймальної антени 6 уздовж центральної балки 4 через контур генераторної антени 3, Eвідн=(Ei/E0)*100%, де Ei- рівень сигналу в приймальній антені 6 в поточному положенні L, Е0- рівень сигналу в приймальній антені 7 в центрі генераторної антени 3 (L=0). На фіг. 9: горизонтальна вісь L - відстань від центру генераторної антени 3 до центру контуру приймальної антени 6. Пунктирною лінією умовно показано положення контуру генераторної антени 3. Вертикальна вісь - рівень відносного сигналу Евіднв приймальній антені 6. Точки, в яких графіки перетинають нульовий рівень сигналу, відповідають положенням приймальної антени 6, в яких досягається максимальна компенсація впливу залишкових струмів. Прямокутна і трикутна приймальні антени 6 мають єдину точку компенсації (графіки а і б). Двосекційна приймальна антена має дві точки компенсації - B1 і B2 (графік).

Практично необхідне положення приймальної антени 6 визначається досягненням мнну 3 струмових імпульсів від комутатора 23 струму. При цьому амплітуда струмових імпульсів може бути зменшена відносно номінального значення. Далі приймальну антену 6 переміщують уздовж центральної балки 4 по направляючої 16 з допомогою кронштейна 17 до отримання мінімальних значень вимірюваного сигналу, переважно на ранніх часах (t≤2 τф, де τф- тривалість фронту виключення струму в генераторної антени 3).

Зокрема, для забезпечення цієї вимоги у разі виконання прийомної антени у вигляді прямокутного контуру необхідно, щоб одна третина (1/3) контуру приймальної антени 6 перебувала всередині контуру генераторної антени 3, а дві третини (2/3) - за його межами.

Для ілюстрації стійкості компенсації представлені графіки рівня відносних сигналів Евіднпоблизу точок компенсації для прямокутної (фіг. 10), трикутної (фіг. 11) і поблизу точки компенсації B2 для двосекційною (фіг. 12) приймальних антен 6. Горизонтальні осі L - відстань в мм від центру генераторної антени 3 до центру контуру приймальної антени 6. Вертикальні осі - відносний рівень сигналу Евідн. З графіків видно, що компенсація прямого поля на два порядки (або у межах ±1% відносного сигналу) для прямокутної і тр). Для двосекційною антени компенсація в межах ±1% зберігається при переміщенні антени в межах ±50-70 мм від точки компенсації (фіг. 12).

Додаткове зниження рівня перешкод на приймальній антені 6, пов'язаних з ємнісний зв'язком між приймальною антеною 6 і генераторної антеною 3, може бути досягнуто за рахунок установки на деякій висоті (близько 40 см) над площиною генераторної антени 3.

Підвісна трикутна антена 15 характеризується як зниженим впливом на що приймається сигнал залишкових струмів системи за рахунок її видалення від генераторної антени 3 вгору, так і зниженим рівнем електромагнітної завади, що обумовлюється відсутністю безпосередньої передачі механічних вібрацій від зонда 1.

Приймальна антена 6, встановлена, як це описано вище, здійснює реєстрацію відповідного сигналу в умовах ослабленого впливу залишкових струмів системи на вимірюваний сигнал. Особливо ефективний прийом антени 6 проявляється на часи більше 2 τф.

Приймальна антена 7, виконана переважно изометричной, наприклад квадратної форми, розташована на центральній балці 4, використовується спільно з даними компенсаційної антени 6, для восстановл�тануть сигнал з компенсаційною антени 6, вільний від впливу залишкових струмів, з урахуванням різниці в моментах даних приймальних антен.

Несучий корпус 2 (фіг. 1) з встановленими на ній елементами конструкції пристрою за допомогою засобів буксирування, тросового павука 9 і троса-кабелю 8, кріпиться до фюзеляжу літального апарата 10 так, що верхня точка тросового павука 9 виноситься вгору і вперед щодо центру мас зонда 1. При проведенні аэрогеофизических робіт відстань зонда 1 від досліджуваної поверхні становить 20-50 м.

Енергію для формування струмових імпульсів забезпечують акумуляторні батареї 20, що знаходяться в контейнері 5. Трос-кабель 8 має електричні лінії живлення для підзарядки силових батарей 20 від бортової мережі 37 вертольота.

З управляючим сигналам з бортового комп'ютера 28 блок 21 керування, розташований в апаратурному блоці 5 зонда 1, виробляє синхроімпульсів, за допомогою яких здійснюється управління комутатором 23 струму, що подає струмові імпульси в генераторну антену 3, задає струму і тривалості паузи між імпульсами і їх амплітуду. Стабілізатор струму 22 вимірює поточне середнє значення струму в генераторної антени 3 і виробляє необхідну корекцію керуючих імпульсів блоку 21�ються по тросу-кабелю 8 на борт і надходять у вимірювальний блок 29 (фіг. 4) для синхронізації роботи АЦП 30 і програми реєстрації на бортовому комп'ютері 28.

Вимірюваний відповідь електромагнітний сигнал надходить з кожної з приймальних антен 6, 7, 15, посилюється відповідними антенними підсилювачами 25-27. Далі прийняті відповідні сигнали по сигнальним лініях троса-кабелю 8 передаються до бортового обладнання, де надходять на входи відповідних багатоканальних підсилювачів 31, 32, 33, оцифровуються в АЦП 30 і надходять в бортовий комп'ютер 28.

Напруженість магнітного поля вимірюється магнітометрів 18 (фіг. 1). Дані з магнітометра 18 передаються по окремим кабелю на бортовий вимірювальний комплекс, де надходять через блок 38 реєстрації в комп'ютер 28 для реєстрації і візуалізації.

Справжня висота польоту фіксується висотоміром 35 і далі реєструється і відображається у вимірювальній програмі на комп'ютері 28.

Програма реєстрації даних, встановлена в бортовому комп'ютері 28, здійснює одночасну запис даних з АЦП 30, висотоміра 35 і блоку 38 реєстрації даних магнітометра 18.

Бортовий комп'ютер 28 оснащений наступними програмами реєстрації та обробки вступників на нього даних:

1. Технологічне програмне забезпечення (ПЗ, �змерений магнітометра і висотоміра.

2. Програма QAeroProcessor призначена для попередньої обробки даних аэроэлектроразведки і даних вимірювань магнітометра.

3. Програмний комплекс EM-DataProcessor, призначений для кількісної і якісної інтерпретації даних електророзвідки.

В цілому, вся сукупність істотних ознак технічного рішення, згідно групі винаходів, забезпечує проведення електромагнітних досліджень з високою роздільною здатністю і глубинностью у важкодоступній, в тому числі гірської місцевості. Винахід може бути використаний при вирішенні широкого спектру пошукових завдань до глибин 300-500 метрів, а також для вирішення підлеглих прикладних завдань, таких як визначення параметрів зони малих швидкостей для високоточної сейсморозвідки, вирішення завдань гідрогеології, інженерної геології та попередження потенційно небезпечних процесів і явищ у технолитосфере.

1. Пристрій для аэрогеофизической розвідки, що містить буксируваний з допомогою літального апарату електромагнітний зонд, що включає апаратурний блок, генераторну антену, приймальну антену, встановлену в хвостовій відносно напрямку руху част�ьких прямолінійних секцій, утворюють переважно багатокутник, з розташованими на ньому витками генераторної антени, що відрізняється тим, що воно забезпечене центральною балкою, розташованої вздовж напрямку руху, з встановленими на ній зазначеної приймальною антеною та зазначеним апаратурним блоком, закріпленим в передній щодо руху частині зазначеної центральної балки, зазначена приймальна антена встановлена в хвостовій частині зазначеної центральної балки з утворенням двох гальванічно зв'язаних секторів, один з яких розташований всередині контуру генераторної антени, а інший - поза зазначеного контуру, при цьому магнітний потік, який перетинає сектор приймальної антени, що знаходиться всередині контуру генераторної антени, і магнітний потік, який перетинає сектор приймальної антени, що знаходиться зовні контура генераторної антени, компенсують один одного (рівні по модулю і різноспрямовані).

2. Пристрій п. 1, яке відрізняється тим, що контур зазначеної приймальної антени виконаний у вигляді двох секторів довільної геометричної форми, з'єднаних між собою в єдиний контур з мінімально можливою площею перетину контуру генераторної антени.

3. Пристрій п. 1, яке відрізняється тим, що до�рной антени.

4. Пристрій п. 1, яке відрізняється тим, що зазначена приймальна антена виконана у вигляді трикутника, що перетинає контур генераторної антени.

5. Пристрій п. 2, відмінне тим, що контур зазначеної приймальної антени виконаний у вигляді двох концентрично криволінійних трапецеїдальних секцій, з'єднаних електрично, одна з яких встановлено на центральній балці всередині випромінюючого контуру, а інша - поза його межами.

6. Пристрій п. 1, яке відрізняється тим, що воно включає приймальну антену, розташовану в центральній частині зазначеної центральної балки, виконану переважно у вигляді квадратного контуру, при цьому верхня частота смуги робочих частот зазначеної антени вище верхньої частоти смуги робочих частот приймальної антени, встановленої в хвостовій частині зонда.

7. Пристрій по кожному з пп. 1-6, відмінне тим, що прийомні антени, виконані у вигляді многовиткових контурів, жорстко закріплених всередині корпусу, виконаного з діелектричного матеріалу.

8. Пристрій п. 1, яке відрізняється тим, що вона додатково містить підвісну приймальну антену, переважно трикутної форми, розташовану у верхній частині тросів, складових кошти буксировк�ерхней частоти смуги робочих частот приймальної антени, встановленої в хвостовій частині зонда.

9. Пристрій п. 8, відмінне тим, що многовитковий контур підвісний приймальної антени виконаний у вигляді гнучкого багатожильного кабелю, закріпленого по периметру корпусу, виконаного з діелектричного матеріалу.

10. Пристрій п. 1, яке відрізняється тим, що несучий корпус зонда виконаний у вигляді правильного багатокутника з роз'ємних прямолінійних секцій з круглим поперечним перерізом, жорстко з'єднуються між собою за допомогою закладних колінчастих секцій.

11. Пристрій п. 1, яке відрізняється тим, що воно забезпечене жорстко встановленими на центральній балці напрямними, виконаними з можливістю переміщення по ним стяжних кронштейнів - хомутов, взаємодіючих з корпусом встановлюється приймальної антени.

12. Пристрій п. 1, яке відрізняється тим, що зазначений апаратурний блок встановлений в передній щодо руху частині зазначеної центральної балки, переважно за межами контуру генераторної антени, з зовнішньої сторони зонда.

13. Пристрій по 1 п. відрізняється тим, що засоби буксирування зонда виконані у вигляді чотирьох тросів, перші кінці яких з'єднані між собою і закріплені на пов'язаному з летател� це один з тросів закріплений у хвостовій частині зазначеної центральної балки і виконаний з можливістю регулювання його довжини, інші троси закріплені в передній частині зазначеного зонда так, що місця їх кріплення знаходяться на однієї прямої, що лежить у площині несучого корпусу зонда.

14. Пристрій п. 1, яке відрізняється тим, що апаратурний блок включає GPS систему, пов'язаний з бортовим вимірювальним комплексом блок живлення, перемикач струму, пов'язаний з послідовно з'єднаними стабілізатором струму і блоком управління, силовий вихід зазначеного комутатора струму пов'язаний з генераторної антеною, а вхід - з керуючим виходом блоку управління, при цьому бортовий вимірювальний комплекс включає бортовий комп'ютер, перше вхід якого пов'язаний з виходом вимірювального блоку, що включає багатоканальний АЦП, вихід якого є виходом блоку, а входи пов'язані з вхідними многокаскадними підсилювачами, входи яких через трос-кабель з'єднані з відповідними антенними підсилювачами приймальних антен, розташованими на зонді, керуючий вхід АЦП через трос-кабель пов'язаний синхронизирующим виходом блоку управління апаратурного блоку зонда, другий, третій і четвертий входи бортового комп'ютера пов'язані відповідно з бортовою системою GPS, висотоміром і магнітометрів, а керуючий вихід бортового до� відрізняється тим, що блок живлення включає змінні акумуляторні батареї ємністю, достатній для підтримки працездатності пристрою протягом усього польоту.

16. Спосіб аэрогеофизической розвідки, включає генерування електромагнітного поля за допомогою буксирувального літальним апаратом електромагнітного зонда, прийом відповідного електромагнітного сигналу з допомогою приймальної антени, встановленої в хвостовій відносно напрямку руху частини зазначеного електромагнітного зонда, при цьому зазначений електромагнітний зонд, що включає несучий корпус з розташованими на ньому апаратурним блоком і витками генераторної антени, відрізняється тим, що зазначену приймальну антену встановлюють у хвостовій частині зазначеного електромагнітного зонда з утворенням двох пов'язаних секторів (секцій), один з яких розташований всередині контуру генераторної антени, а інший - зовні зазначеного контуру, при цьому магнітний потік, перетинає сектор приймальної антени, що знаходиться всередині контуру генераторної антени, і магнітний потік, який перетинає сектор приймальної антени, що знаходиться зовні контура генераторної антени, компенсують один одного (рівні по модулю і різноспрямовані).

17. Са розташованої вздовж напрямку руху електромагнітного зонда центральній балці.

18. Спосіб за п. 16, відрізняється тим, що контур зазначеної приймальної антени виконують у вигляді двох секторів довільної геометричної форми, з'єднаних між собою в єдиний контур з мінімально можливою площею перетину контуру генераторної антени.

19. Спосіб за пп. 16-18, відрізняється тим, що контур зазначеної приймальної антени виконують у вигляді двох концентрично криволінійних трапецеїдальних секцій, з'єднаних електрично, одна з яких встановлено на зазначеній центральній балці всередині випромінюючого контуру, а інша - зовні зазначеного контуру.

20. Спосіб за п. 16, відрізняється тим, що контур зазначеної приймальної антени виконують у вигляді прямокутника, контур якого перетинає контур генераторної антени.

21. Спосіб за п. 16, відрізняється тим, що зазначену приймальної антени виконують у вигляді трикутника, контур якого перетинає контур генераторної антени.

22. Спосіб за пп. 16-17, відрізняється тим, що в центральній частині зазначеної центральної балки встановлюють прийомну антену, виконану переважно у вигляді квадратного контуру, при цьому верхня частота смуги робочих частот зазначеної антени вище верхньої частоти смуги робочих частот адміністратора �сов, складових засоби буксирування електромагнітного зонда, встановлюють підвісну приймальну антену, переважно трикутної форми, при цьому верхня частота смуги робочих частот зазначеної підвісний антени вище верхньої частоти смуги робочих частот приймальної антени, встановленої в хвостовій частині зонда.



 

Схожі патенти:

Вузол котушок приймача для бортовий геофізичної зйомки з придушенням шуму

Винахід відноситься до бортової геофізичної зйомки. Сутність: вузол котушок приймача включає напівжорстку зовнішню оболонку, яка має вертикальну протяжність, що менше, чим її горизонтальна протяжність. Зовнішня оболонка вміщує многовитковую котушку приймача з повітряної центральною частиною і щонайменше одну соленоидную котушку приймача. Кожна котушка приймача відстежує зміни в окремому компоненті магнітного поля і має вісь під відомим кутом до осі іншої котушки приймача. Многовитковая котушка приймача з повітряної центральною частиною має вертикальну вісь. Соленоидная котушка приймача включає многовитковую обмотку соленоїда з феромагнітною серцевиною і має горизонтальну вісь. У другому варіанті виконання вузол котушок містить дві соленоїдних котушок приймача. При цьому многовитковая котушка приймача з повітряної центральною частиною проходить навколо трубчастої зовнішньої частини оболонки. Перша і друга соленоїдні котушки приймача підтримуються у відомих положеннях щодо котушки приймача з повітряної центральною частиною. 2 н і 13 з.п. ф-ли, 7 іл.

Випромінюючий електрод для морської геоэлектроразведки

Винахід відноситься до області розвідувальної геофізики і може бути використане при зондуванні морського дна в шельфовій зоні в русі судна для прогнозування покладів вуглеводнів. Заявлений випромінюючий електрод для морської геоэлектроразведки, виконаний з двох поздовжніх напівциліндричних секцій для обхвату генераторного кабелю коси. Обидві секції містять радіально розташовані радіатори і з'єднані кріпильними елементами. На одній із секцій між радіаторами розташований комутатор у вигляді друкованої плати з комутуючими елементами. Зазначені радіатори герметично закриті. Технічний результат - підвищення достовірності розвідувальних даних за рахунок забезпечення можливості перемикання випромінюючого електрода на різні режими роботи. 1 з.п. ф-ли, 5 іл.

Система та пристрій приймальної котушки з подвійною підвіскою

Винахід відноситься до вимірювальної техніки і являє собою пристрій приймальної котушки для системи електромагнітної зйомки. Пристрій включає систему підвіски подвійний, складається з трубчастої зовнішньої рами, жорсткого внутрішнього елемента, підвішеного з використанням пружних елементів до рами, і приймальні котушки, підвішеній з використанням пружних елементів до жорсткого внутрішнього елемента. Також пристрій включає вузол кріплення до літальному апарату і систему буксирування. Технічним результатом є зниження механічних шумів в результаті зменшення відносного переміщення котушки і підвищення співвідношення «сигнал-шум». 5 н. і 19 з.п. ф-ли, 13 іл.

Буксируваний вузол для повітряного судна з нерухомим крилом для геофізичної зйомки

Винахід відноситься до систем і способів електромагнітної зйомки місцевості. Система бортової геофізичної електромагнітної зйомки включає повітряне судно з нерухомим крилом, вузол котушки приймача, систему лебідки, що має буксирний трос, прикріплений до сайту котушки приймача для перекладу сайту котушки приймача в положення для зйомки і систему засувок для встановлення на нижню сторону повітряного судна, яка має розкриваються запірні елементи для вузла зачеплення котушки приймача, коли вузол котушки приймача знаходиться у втягненому положенні. Вузол котушки приймача складається з трубчастої рами, формує безперервний внутрішній канал, який проходить навколо центральної відкритій області, при цьому котушка приймача розташована у внутрішньому каналі. Система геофізичної зйомки також включає обладнання для обробки сигналів від котушки приймача, що представляють електромагнітні поля, створені місцевістю, на якій ведеться зйомка, як реакція на електричні події, що зустрічаються в природних умовах. Підвищується ефективність геофізичної електромагнітної зйомки місцевості з літака. 3 н. і 17 з.п. ф-ли, 10 іл.

Система декількох котушок приймачів для геофізичної розвідки

Винахід відноситься до геофізичної розвідки. Сутність: буксируваний вузол котушок приймачів включає кілька котушок приймачів. Кожна котушка приймача розміщена у відповідній секції трубчастої зовнішньої рами, яка визначає безперервний прохід, в якому проходить котушка приймача. Секції трубчастої зовнішньої рами з'єднані між собою для створення каркасної рами, підтримуючої котушки приймачів в постійному положенні відносно один одного. Із каркасною рамою з'єднаний буксирний трос. 2 н. і 20 з. п. ф-ли, 16 іл.

Геофізична розвідка з використанням обертально інваріантних параметрів природних електромагнітних полів

Винахід відноситься до галузі геофізики і може бути використане для визначення питомої електропровідності грунтів, скельних порід та інших тіл на і під поверхнею землі. Заявлений спосіб і система для геофізичної розвідки, які включають вимір по декількох осях в декількох місцях в області розвідки компонент магнітного поля низької частоти, вихідного від зустрічаються в природі електромагнітних джерел, з використанням першої системи датчиків, вимірювання по декількох осях компонент магнітного поля низької частоти, вихідного від зустрічаються в природі електромагнітних джерел, з використанням другої системи датчиків і прийом інформації щодо компонент магнітного поля, виміряних першою системою датчиків і другою системою датчиків. Обчислення параметрів отриманої інформації, які не залежать від обертання першої системи датчиків або другої системи датчиків щодо її осі. Технічний результат: підвищення точності розвідувальних даних. 3 н. і 20 з.п. ф-ли, 22 іл.
Винахід відноситься до геофізики. Сутність: спосіб включає виконання аэромагнитной зйомки по мережі рядових (РМ) та січних (СМ) маршрутів і прямі вимірювання варіацій на базисної магнитовариационной станції (МВС). Варіації геомагнітного поля оцінюють окремо по невязкам наблюденного поля в точках перетину РМ і CM - непрямі поправки і МВС - прямі поправки. По різниці між прямими і непрямими поправками обчислюють аномалії варіацій. Пов'язують ці аномалії з РМ і СМ і будують карту аномальних варіацій. За аномалій варіацій виділяють ділянки порід з аномальної електричної провідністю. Технічний результат: картування осадового чохла на шельфі електропровідності попутно з аэромагнитной зйомкою з метою підвищення надійності оцінки геологічних неоднорідностей.

Бортова електромагнітна система петлі передавача

Винахід відноситься до галузі геофізики і може бути використане для аэроэлектроразведочних робіт. Заявлений буксирний вузол для бортовий електромагнітної системи аерознімання, що включає напівжорстку раму петлі передавача, підтримуючу петлю передавача, і вузол підвіски для буксирування рами петлі передавача за літальним апаратом. Рама петлі передавача сформована з деякої кількості послідовно з'єднаних секцій рами, утворюють петлю. Рама петлі передавача має шарнірні з'єднання в деякій кількості місць на її окружності, що дозволяють рамі петлі передавача щонайменше частково згинатися в шарнірних з'єднаннях. Вузол підвіски включає деяку кількість тросів і прикріплений до кола рами петлі передавача в рознесених місцях. Технічний результат - мінімізація напружень у конструкції опорної рами петлі передавача. 3 н. і 23 з.п. ф-ли, 11 іл.

Автоматичний безпілотний діагностичний комплекс

Винахід відноситься до галузі приладобудування та може бути використано для дистанційного контролю стану магістральних газопроводів і сховищ за допомогою діагностичної апаратури, встановленої на носій - дистанційно пілотований літальний апарат (ДПЛА)

Спосіб пошуку і виявлення підводних човнів

Винахід відноситься до області магниторазведки і може бути використане при пошуку і виявлення підводних човнів (ПЛ) за допомогою встановлених на рухомому носії бортових засобів магнітних вимірювань, зокрема скалярних магнітометрів
Up!