CN103760611A - 双悬置接收器线圈系统和装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种双悬置接受器线圈系统和装置。用于电磁勘察系统的接收器线圈装置包括：限定内通路的管状外框架；刚性内构件；接收器线圈；多个第一弹性悬置件，该多个第一弹性悬置件将接收器线圈从刚性内构件悬置在内通路内的；以及将刚性内构件悬置在内通路内的多个第二弹性悬置件。

Description

双悬置接收器线圈系统和装置

本申请是国际申请日为2009年5月8日、申请号为200980117580.X（PCT/CA2009/00607）、申请人为吉欧泰科航空物探有限公司、题为“双悬置接收器线圈系统和装置”的中国发明专利申请的分案申请。

本申请要求2008年5月9日提交的美国专利申请第12/118,194号的优先权和权益，其内容以参见的方式纳入本文。

技术领域

本文所述实施例总体涉及地质绘图领域，且更具体来说，涉及用于传导电磁勘察的系统。

背景技术

地球物理电磁（“EM”）技术在确定从地表到深达约3公里处的土壤、岩石和其它导电材料的导电率时可以是有效的。随深度而变的导电率分布在涉及对碱金属和铀矿、蓄水层和其它地质构造进行绘图时具有很大的意义。

地球物理EM方法可包括地表附近的时间变化二次磁场的测量。这些二次磁场可通过初级磁场形成。用于初级磁场的源可以是施加到发送器（例如在有源EM勘察系统中）的电流，或通过主要源自地球大气的闪电的自然出现的电磁场（例如在无源EM勘察系统中）。EM场可具有地面穿透深度与地面导电率和频率平方根的倒数都成比例特征。

通常，二次磁场信号可使用接收器线圈系统（其可例如用于测量磁场对时间导数dB/dt）或磁力计（其测量磁场B）进行测量。然后，接收到的模拟信号可通过高分辨率的高速模-数转换器（ADC）进行放大、过滤和数字化，且数据连同从全球定位系统（GPS）获得的定位信息一起储存起来。数据后处理可包括地面的电气和物理模型化，以产生地质的导电率等值线图。

通常地质勘察在侧向和深度都要求高信噪比（SNR）、高导电率分辨率以及高空间分辨率。EM勘察要求可根据地面导电率和所需的探测深度而不同。

某些EM系统可使用基于地面EM测量和使用飞机或直升机的空中测量中任一种或两种同时。空中的方法对于大区域的勘察可以是较佳的，并可用来勘探埋在抗力的岩床内的导电的矿体、地质绘图、水文地质学以及环境监察。

对于空中电磁（“AEM”）系统，在飞机或直升机以几乎恒定的速度（例如，分别高达75m/s或30m/s）沿着几乎平行并接近等距离间距直线（例如，5m至200m）在地面上方接近于恒定的高度上（例如，分别约为120m或30m）飞行时，可获取数据。测量可以规则的间隔进行，例如，在1m至100m的范围内。

在具有发送器线圈的有源系统中，EM测量可在频域中记录或在时域中记录。在频域的电磁（“FDEM）测量中，发送器线圈可连续地以固定的复频发送电磁信号，而接收器线圈在时间上连续地测量信号。”所测的量可例如是作为频率的函数的信号振幅和相位，或相当于，作为频率的函数的同相和正交振幅。所测的量将受地面中地质体的导电率和几何特性的影响，且可处理成生成导电率等值线图。在时域电磁（“TDEM”）测量中，电流脉冲可通常以与当地电线频率一半的奇数倍相等的重复率在工作期间中施加到发送器线圈并在断开期间断开。信号可在接收器处作为时间函数进行测量。在断开期间小振幅延迟与地面上地质体的电导率和几何特性的模型相组合，可用来生成电导率的等值线图。

在依赖音频磁（“AFMAG”）测量的无源系统中，自然出现的由地球闪电放电产生的EM场可用作激励源。这些EM场作为由电离层和地球表面引导的平面波绕地球传播。在AFMAG中，作为结果的EM信号可通过空中接收器线圈测量，例如在频率范围25Hz到2kHz以6.25kHz频率以24位分辨率采集数据。在某些AFMAG勘察系统中，测得的信号可然后分离成频带使得每个频带和下个较高频带之间的交叉频率比例大约为1.5:1，并然后处理以生成导电率等值线图。AFMAG也可实时使用水平磁场的测量以使当源强度不断地变化时在空中勘察所做的测量标准化。

一种可能的AFMAG设置是在地面基站上使用两个正交线圈以产生磁场的水平分量，和一个飞行线圈以测量磁场的垂直分量。第二垂直线圈也可用在基站处以改善参照信号的测量。在某些系统中，空中测量可通常在离地面基站小于50km的距离处进行。

可替代的设置是在地面站处使用三分量测量和/或在空中获得的三分量测量。多基站也可用来定位EM场源和改善测量的SNR。

接收器线圈可直接测量dB/dt。由磁场B在接收器线圈内感应出的电压由下式给出：N.A.dB/dt，其中，线圈灵敏度是N.A是线圈匝数N和线圈面积A的乘积，而dB/dt是磁场对时间的导数。线圈的感应系数正比于N2D，其中，N是匝数，D是线圈有效直径。

其中，接收器线圈处的电噪声源可包括由拖曳飞机（诸如直升机）和系统的其它金属部件产生的乱真信号、大气中的闪电活动、当地AC电线干扰、VLF无线电波以及来自线圈和电子设备的热噪声。一显著的空中旋转器线圈处的源可以是通过线圈在地球磁场的运动产生的颤噪声。该运动可通过风冲击线圈、来自飞机的振动以及线圈与线圈悬置系统的摩擦产生。

2005年4月5日授权的授予Edward Beverly Morrison和Petr ValentinovichKuzmin的题为“利用自然电磁场地质勘察的系统、方法以及计算机产品（System,Method and Computer Product Geological Surveying Utilizing NaturalElectromagnetic Fields）”美国专利6,876,202揭露了帮助减少由地球磁场中的接收器线圈的机械振动产生的颤噪声的接收器线圈和悬置装置。由专利6,876,202提供的方法是用声学噪声吸收器围绕线圈。其还揭露了减少噪声穿过传感器和飞机之间允许距离的装置。

包括对包括发送器和接收器线圈的地球物理学勘察系统的说明的美国专利7,157,914揭露了用于减少振动和颤噪声的双悬置接收器悬置装置。

由于影响测量的多个因素，在接收器线圈处提高信噪比（SNR）可能并不简单的。为在关注的频率范围内最小化由不同源产生的噪声，可能需要减少接收器线圈相对于地球磁场的运动、防止外部机械噪声到达接收器线圈以及最小化由接收器线圈悬置系统产生的机械噪声。

因此，需要进一步减轻接收器线圈中噪声的双悬置接收器线圈。

发明内容

根据一示例性实施例，用于电磁勘察系统的接收器线圈装置，包括：限定内通路的管状外框架，该管状外框架由上部分和下部分形成，上部分和下部分可松开地固定在一起使得上部分可从下部分分离以允许接近内通路；刚性内构件；接收器线圈；多个第一弹性悬置件，该多个第一弹性悬置件将接收器线圈从刚性内构件悬置在内通路内的；以及多个第二弹性悬置件，该多个第二弹性悬置件将刚性内构件悬置在内通路内。

根据本发明的另一示例性实施例，用于空中电磁勘察系统的拖曳组件的接收器线圈组件，包括：形成环的管状支承框架；形成环并限定线圈通道的刚性内框架，线圈通道在其一侧上打开，内框架通过一组弹性件悬置在支承框架内；以及接收器线圈，接收器线圈通过另一组弹性件从刚性中间件悬置在线圈通道内。

根据另一示例性实施例，用于空中电磁勘察系统的拖曳组件的接收器线圈组件，包括：限定内通路的管状支承框架；多个间隔开的管状框架部分，每部分通过相应组弹性件悬置在内通路内，管状框架部分每个限定相应的缆索通路；以及位于内通路内并穿过间隔开的管状框架部分的缆索通路的接收器线圈，接收器线圈通过相应另一组弹性件悬置在每个管状框架部分内。

根据另一个示例性实施例，用于电磁勘察系统的AFMAG接收器线圈装置，包括：限定内通路的管状外框架；刚性内构件；接收器线圈，该接收器线圈用于测量响应于自然出现电现象的电磁；多个第一弹性悬置件，该多个第一弹性悬置件将接收器线圈从刚性内构件悬置在内通路内；以及多个第二弹性悬置件，该多个第二弹性悬置件将刚性内构件悬置在内通路内。

一方面，本发明涉及双悬置接收器线圈装置，包括：接收器线圈；一个或多个第一悬置件；一个或多个第二悬置件；内框架；以及外框架；其中接收器线圈通过连接接收器线圈和内框架的第一悬置件悬置以定位在内框架的中心或中心附近处且内框架通过连接内框架和外框架的第二悬置件悬置以定位在外框架的中心或中心附近处。

另一方面，本发明涉及包括用于连接到飞机的拖曳组件的双悬置接收器线圈空中系统，拖曳组件包括：发送器部分；发送器框架；以及接收器框架，该接收器框架包括：内框架，内框架具有在其中的接收器线圈，接收器线圈通过一个或多个第一悬置件悬置以定位在内框架的中心或中心附近处；以及具有内框架的外框架，内框架通过一个或多个第二悬置件悬置以定位在外框架的中心或中心附近处。

又一方面，本发明涉及双悬置接收器线圈地面站系统，包括：具有多个在其中的接收器线圈的内框架，接收器线圈通过一个或多个第一悬置件悬置以定位在内框架的中心或中心附近处；以及具有内框架的外框架，内框架通过一个或多个第二悬置件悬置以定位在外框架的中心或中心附近处；安装支承件，接收器框架通过安装支承件定位成使得接收器线圈垂向地彼此垂直安装；由此接收器线圈用于测量沿水平面的磁场。

还一方面，本发明涉及一种组装双悬置接收器线圈系统的方法，包括以下步骤：将接收器线圈悬置在内框架内，内框架悬置装置包括一个或多个第一悬置件，其中第一悬置件连接到内框架和接收器线圈且通过所述连接，接收器线圈靠近于内框架的中心悬置；将内框架悬置在外框架内，外框架悬置装置包括：

一个或多个内环；以及一个或多个第二悬置件；其中内环固定到外框架的内壁且第二悬置件连接到内环和内框架且通过所述连接，内框架靠近于外框架的中心悬置。

另一方面，本发明涉及维修双悬置接收器线圈系统的方法，该方法包括以下步骤：打开双悬置接收器线圈系统，该系统包括：具有开口顶端和在其中的接收器线圈的内框架，接收器线圈通过一个或多个第一悬置件悬置以定位在内框架的中心或中心附近处；以及由可松开地附连的第一部分和第二部分形成的外框架，外框架具有内框架，内框架通过一个或多个第二悬置件悬置以定位在外框架的中心或中心附近处，其中通过其外框架的第一和第二部分可松开地附连的装置被松开以将第一和第二部分分开使得能够接近第二悬置件和内框架；将可通过内框架的开口顶端接近的任何破损的第二悬置件或替代地任何破损的第一悬置件取出；将任何破损的第一或第二悬置件更换；并以可松开地附连方式将第一和第二外框架件重新附连。

另一方面，本发明涉及双悬置接收器线圈空中系统，该系统包括：用于连接到飞机的拖曳组件，拖曳组件包括：接收器框架，接收器框架包括：具有在其中的接收器线圈的内框架，接收器线圈通过一个或多个第一悬置件悬置以定位在内框架的中心或中心附近处；以及具有内框架的外框架，内框架通过一个或多个第二悬置件悬置以定位在外框架的中心或中心附近处。

另一方面，本发明涉及一种双悬置接收器线圈装置，包括：接收器线圈；一个或多个第一悬置件；一个或多个第二悬置件；内框架；以及外框架；其中接收器线圈通过连接接收器线圈和内框架的一个或多个第一悬置件悬置以定位在内框架的中心或中心附近处且内框架通过连接内框架和外框架的一个或多个第二悬置件悬置以定位在外框架的中心或中心附近处；且其中一个或多个第一悬置件和一个或多个第二悬置件在所述悬置件连接到内框架、外框架或接收器线圈处涂有硅树脂或类似物质以减少由摩擦产生的噪声。

附图说明

图1是接收器线圈组件沿图2中线I-I的局部截面图，示出根据示例性实施例的双悬置系统安装的细节。

图2A是接收器线圈组件沿图5A的线II-II的横截面图，示出根据示例性实施例的通过悬置件支承、放置在内框架的中心处的支承环和接收器线圈，以及通过外悬置件支承、放置在外框架的中心处的内框架。

图2B是类似于图2A的视图，示出接收器线圈组件的改型。

图3是接收器线圈组件的局部截面顶视图，示出内悬置件和外悬置件的位置。

图4A是接收器线圈组件的内部立体图，示出具有固定到其内壁的环的八边形外框架（为提高清楚度，未示出悬置件）。

图4B是类似于图4A的视图，示出接收器线圈组件的改型。

图5是根据一个示例性实施例的用于地质勘察的空中拖曳组件的平面图，其包括位于十二边形HTEM发送器线圈框架中心处的图1的接收器线圈组件。

图5A是图5的部分5A的放大图，以更详细方式示出接收器线圈组件。

图6是图5的空中拖曳组件的立体图，示出其在通过直升机拖曳的HTEM系统中的使用。

图7是根据另一个示例性实施例的接收器线圈组件的局部俯视截面图，示出接收器线圈双悬置系统的另外可能构造。

图8是根据示例性实施例的AFMAG接收器线圈组件的平面图。

图9是示出通过直升机拖曳的图8的AFMAG接收器线圈组件的立体图。

图10是根据本发明示例性实施例的AFMAG基于地面正方形接收器线圈的截面侧视图。

在附图中或下述说明中，实施例或本发明以示例性方式示出。应清楚地理解本文的描述和附图仅是用于说明之目的，并辅助于理解，并不意图限定对本发明的限制。

具体实施例

本发明的实施例涉及接收器线圈双悬置系统，该接收器线圈双悬置系统致力于通过减少颤噪音来提高地质勘察系统中的信噪比（SNR）。显著噪声可能出现在频谱的低频部分，且同样地，本发明的至少某些示例性实施例倾向于减少低频范围内的噪声。某些示例性实施例可能提供实现低截止频率的机械隔离系统。

在至少某些应用中，本文所述示例性实施例的双悬置接收器线圈系统可减轻颤噪声和低频噪声，并通过减少到接收器线圈的系统振动的传送来提高接收器线圈SNR。

在详细描述双悬置接收器系统的实施例之前，将首先提供可应用这种双悬置接收器线圈系统的空中地球物理EM勘察系统的例子的概观。在这点上，图5、5A以及6示出根据本发明的示例性实施例的用于空中电磁勘察的空中拖曳组件100。拖曳组件100包括由多个管子构成的诸如十二边形的多边形的发送器线圈框架28，管子由玻璃纤维、凯夫拉尔或能够电绝缘的其它合适的轻质和耐用材料构造。拖曳组件100还包括接收器线圈组件102，接收器线圈组件102包括多边形接收器线圈框架24，多边形接收器线圈框架24形状可例如是八边形且安置在发送器线圈框架28的中心处。两个框架可用径向绳系26连接起来。在所示实施例中，绳子26在张力下径向向外地延伸，从公共的中心毂9延伸到各相应位置，这些位置围绕发送器线圈框架28的周缘或周界均匀地间距开。接收器线圈框架24附连到绳子26并被绳子所支承，接收器线圈框架24与发送器线圈框架28同心。美国专利7,157,914（本文以参见方式引入其内容）描述了一个合适的实例，该实例介绍了径向绳系如何可用来连接发送器线圈框架和支承接收器线圈框架。

两个线圈框架24、28可通过悬置系统悬置在附近的水平位置内，悬置系统附连到多边形的发送器线圈框架28。连接到发送器线圈支承框架的悬置系统10包括拖曳绳附连悬置缆索30，其可附连到飞机36上，目的是将发送器线圈框架28悬置在空中的位置。拖曳绳附连悬置缆索30的下端在连接点31处连接到支承绳子组件13，该组件13又连接到围绕发送器线圈框架28的周界的多个拾取点。

在图5、5A和6所示的实施例中，支承绳子组件13包括多根绳子32，它们各具有附连到发送器线圈框架28周界上的相应拾取点的下端，以及在连接点31处附连到拖曳绳附连悬置缆索30的下端的上端。在至少某些示例实施例中，绳子32各附连到发送器线圈框架的相应角部34。美国专利7,157,914（本文以参见方式引入其内容）描述了支承绳子组件13的一个合适的实例，该支承绳子组件13可用来支承发送器线圈框架28。在另一示例的实施例中，悬置系统的支承绳子组件可由多个绳子构造成，诸绳子形成锥形网或诸如图8和9所示的网状结构，并在2006年12月14日提交的且作为US2008/0143130公开的美国专利申请11/610,556中描述（本文以参见方式引入其内容）。悬置系统的其它结构也是可能的。

图5和6示出的拖曳组件可例如用在TDEM电磁勘察系统，其中接收器线圈组件102用于测量从所勘察地域响应由支承在发送器线圈框架28内的发送器线圈施加的周期脉冲产生的磁场对时间的导数dB/dt。

在示例性实施例中，图5A所示接收器组件102使用如现将更详细描述的双悬置接收器线圈系统。首先参考图5A和图4A的剖视图，在一示例性实施例中，接收器线圈框架24包括形成限定连续内通路104的圈的刚性管状外框架22，导电接收器线圈14悬置在连续内通路104中（见图1和2A）。在所示实施例中，外框架22形状接近圆或八边形，但是，在其它实施例中，外框架22可以是其它形状，诸如具有多于或少于八边的其它多边形形状或圆形的或椭圆形。在示例性实施例中，外框架22由不导电但对所要测量磁场可透的模制纤维基材料形成。如图2A所示，在一示例性实施例中，外框架22包括上半管部分19和下半管部分17，上半管部分19和下半管部分17通过诸如螺栓的可松开固定件21沿配合凸缘固定在一起。如图4A所示，在一示例性实施例中，限定圈状连续线圈通道106的内接收器线圈框架12悬置在外框架22的内通路104内。在示例性实施例中，内接收器线圈框架12在形状上类似于外框架22，例如，在所示实施例中，内框架12具有和外框架22一样的八边形形状，内框架12悬置在外框架22内。在至少某些示例实施例中，接收器线圈框架24包括位于通过外框架22限定的通路104内的一系列间隔开的环16。在某些实施例中，每个环16具有外表面，外表面大致符合并配合外框架22的内壁。图4A所示的实施例中，设置了八个环16，在外框架22的八边中每条边的大致中心处有一个环，但是，根据具体的接收器线圈应用的要求，可使用更多或更少的环16。

参考图1、2A和3，现将描述用于将接收器线圈14安装在外接收器线圈框架22的内通路104内的同心双悬置系统的示例实施例。在系统的所示实施例中，一组第一悬置件10可用于在由内框架12限定的通道106的中心附近支承接收器线圈14，第一悬置件10可例如由诸如橡胶的弹性材料形成，但是也可使用其它材料。一组第二悬置件20支承内框架12使得其位于外框架22的中心或在外框架22的中心附近，第二悬置件20也可例如由诸如橡胶材料（但是也可使用其它材料）的弹性材料形成。第一和第二悬置件10、20可以接近于横向的角度安装以将内框架12和接收器线圈14保持在与结构同心的位置。这种布置可防止接收器线圈和内框架运动离开居中的位置，以及防止沿横向运动。以接近于横向的角度安装还可提供内框架12和外框架22都需要的侧向和垂向支承。该定位可致使垂直地和水平地振动衰减。

来自拖曳飞机和风冲击传送的振动影响外框架22。双悬置接收器线圈系统设计成衰减传送到接收器线圈14的振动的振幅。

为使振动衰减，悬置需要沿所有方向有柔量使得外框架22可相对于接收器线圈运动或振动。此外，接收器线圈14必须具有足够质量使得其惯性将抵抗当外框架22运动时通过悬置传送的力。但是，如果质量或柔量太大，则悬置将无法支承接收器线圈抵抗重力或机动载荷。最低限度，悬置选择必须防止接收器线圈在常规载荷下触碰外框架。这限制了用单级悬置会实现的衰减。

在双级悬置中，接收器线圈悬置在内框架12内。内框架然后通过悬置件20悬置在外框架22内。内框架的质量和悬置件20的柔量使外框架的振动衰减，该振动传送到内框架。内悬置件10的柔量以及接收器线圈14和附连到接收器线圈14部件的质量使得振动进一步衰减。在确定接收器线圈14相对于外框架22的总体性能时，双悬置的衰减大致相乘，而在双悬置负载下的偏转大致相加。结果，双悬置可比单悬置实质上获得更大的总体衰减。

在本发明的一实施例中，如图1所示，第一悬置件10可通过常规塑料缆索结18连接到接收器线圈14和内框架12的内壁。第二悬置件可通过缆索结18连接到内框架12的外壁和外框架的内端或内环16。悬置件10、20的两端都可连接到缆索结。双悬置系统可具有减少接收器线圈处噪声的效果，否则该噪声和通过悬置的摩擦产生的噪声一样可从外框架22产生。双悬置构造的实施例在降低系统的低通截止频率从而降低接收器线圈14处的颤噪声方面是有效的。在示例性实施例中，缆索结18可由硅树脂或类似材料覆盖以防止线圈14和内框架12摩擦其悬置件并从而消除由此摩擦产生的噪声。

在示例性实施例中，第二悬置件20可安装在内环16上接近于横向位置上，但也可到该位置的垂向部件。第二悬置件20可具有径向附连到内环16上的一端，而另一端可侧向地放置并附连到内框架12。该结构可应用到内环16的两侧以将内框架12保持在位。

在某些示例实施例中，对每个第一和第二悬置件，可同时使用横向和垂向悬置以完成相同的结果。

在示例性实施例中，内环16和内框架12可分别具有预钻孔108、110，或穿过它们形成的其它开口。缆索结18可穿过孔108、110以及第一和第二悬置件10、20上的圈配装并然后系在一起。可将硅树脂施加到附连点以防止由部件摩擦产生的任何吱吱噪声。任何数量的其它可能方法可用于附连第一和第二悬置件10、20，包括例如：连接到附连点的钩、或机加工钩状附连点，由此悬置件可绕过钩子并然后由硅树脂覆盖。可替代地，第一和第二悬置件上的圈可以以类似于电气固定的插头和插座附连的方式用螺栓拧紧到附连点。另一种可能是将第一和第二悬置件10、20粘接到内框架12，并粘接到外框架22或内环16。将第一和第二悬置件附连到内框架或附连到外框架或内环的所有可能方式中，该附连可紧固并用硅树脂或任何等同的物质涂敷以减少吱吱声。

如图1和2A所示，接收器线圈14可放置在内框架12的大致中心处，并通过附连到内框架12的内壁的第一悬置件10支承在该位置。定位在外框架22的中心处的内框架12可通过附连到内环16的第二悬置件20支承在该位置中。在至少某些示例性实施例中，内环16可具有在其中的切口15，例如定位在其底部处，以能够用于组装。在本发明的一实施例中，支承环16可以不是整个圆以便于接收器双悬置系统的组装。

如图1和2A所示，在示例性实施例中，内框架12可具有C形或U形横截面外形，其具有提供到通道106通路的开口顶端使得接收器线圈14不被内框架12完全封围。开口顶端内框架12可便于接收器线圈14在内框架12内的组装。

从以上说明书和所讨论的附图，应理解根据示例性实施例的接收器线圈双悬置系统包括接收器线圈14，接收器线圈14通过第一弹性悬置件10悬置在刚性内框架12的通道106内。刚性内框架12又通过第二组悬置件20悬置在管状外框架22的内通路104内。在所示实施例中，内安装环16用作接口，该接口用于将第二悬置件20的外端固定到外框架22的内壁。如图1、2A和3最佳所看到的，在示例性实施例中，外框架22的每个直边部分包括中心放置的内支承环16。多个悬置件20从环16的第一端120延伸到内框架12的相对纵向边124、126，且多个第二悬置件20也从环16的另一或第二端122延伸到内框架12的相对边124、126上的位置。连接到内环16的第一和第二端120、122的第二悬置件20外端可绕对应端120、122周向地间隔开。该周向的间隔使得能够抵消通过不同悬置件20施加到内框架12上的径向张力。

从图中还应理解，在外环处的每个悬置件20的连接点从在内框架处的悬置件20的另一端的连接点轴向地位移使得悬置件对角地延伸且不在内框架12与外框架22之间最短径向距离上延伸。此外，悬置件20沿相反轴向从内环16的相对端120、122延伸，使得从环16的第一端120延伸的悬置件20提供内框架12上的轴向张力，该张力与通过从环16的相对端122延伸的悬置件20提供的内框架12上的轴向张力相反。

因此，在至少一示例性实施例中，第二悬置件20布置成向内框架12施加平衡轴向（或横向）相反力和向内框架12施加平衡径向相反力以同时抑制框架12在内通路104内的轴向和径向运动。

如图2A和3所看到的，在一示例性实施例中，每个第一弹性悬置件10对角地布置成使得其到内框架12的连接点相对于其到接收器线圈14的接触点轴向地位移，轴向位移的方向在相邻第一悬置件10之间交替，使得第一悬置件10的净效果是在接收器线圈14上提供平衡相反轴向力以及平衡相反径向力。

应理解，为了解决重力，第一和第二悬置件的布置可根据接收器线圈框架的所要求的定向来选择。

在某些示例性实施例中，环16可省略且第二悬置件20的外端直接固定到外框架22的壁。

在某些示例性实施例中，接收器线圈14包括通过第一悬置件10固定的线圈框架或通道件。考虑到这点，图2B和4B示出包括固定在通道件130内的电导体的多圈接收器线圈14，通道件130通过第一悬置件10悬置，第一悬置件10在通过内框架12限定的通道106内。在示例性实施例中，通道件130通过第一悬置件10以与上述相同的方式固定。通道件130可具有与内框架12相同的总体形状，但具有较小的横截面面积且适合于提供八边形通道以接纳形成接收器线圈14的导电电缆，例如，通道件130可具有U形横截面面积。通道件130可用于便于接收器线圈14的缠绕并还可更提供给接收器线圈更多的刚度，且在这点上，可用作线圈形成器。

如图2B所示，在某些示例性实施例中，某些第一悬置件10可布置成穿过接收器线圈14的顶边上方，而某些第一悬置件10可布置成穿过接收器线圈14下方以对接收器线圈14施加平衡垂向相反力。

如图3和图4A所示，在HTEM接收器线圈实施例中，双悬置系统可由模制纤维玻璃构造的外框架22结构内，但是，也可利用其它材料。

作为非限制性例子，接收器线圈组件102可以是多边形的，例如八边形，并具有大约1.2m的总体大小，外框架22可以成形成具有大约150mm圆形横截面并包括大约6mm厚的壁，且内框架12可成形成具有大约50mm横截面并包括大约3mm厚的壁。接收器线圈可通过多点双悬置系统定位在或接近于内框架的中心处。内框架12可通过另一多点悬置系统定位在外框架22的中心处。定位接收器线圈和内框架的多点悬置系统可由第一和第二悬置件10和20构造，第一和第二悬置件10和20由诸如橡胶的弹性材料形成并通过可由硅树脂覆盖的缆索结18固定。

上述实施例可例如用作HTEM接收器线圈双悬置系统。所示实施例中，第二悬置件20可将内框架12保持定位在外框架22的中心或中心附近处，且接收器线圈14可定位在内框架12的中心或中心附近处并通过第一悬置件10保持在该位置。第一和第二悬置件10和20可放置在交替对角位置以沿横向保持张紧。

如上所提到的，图4A和图2A示出本发明的实施例，其中外框架可构造成两部分17和19。在一实施例中，两件部分可成形成两件形状。两部分17和19可由模制玻璃纤维或任何其它合适的材料构造。如图2A所示，两部分可通过螺栓21固定在一起。具有开口顶端的内框架12、外框架的可组合结构以及用于可松开地附连外框架部分的螺栓机构的组合可使得为组装、安装测试以及包括现场维修的维修目的时能够容易接近接收器线圈。

在本发明的一实施例中，悬置件10、20可由硅树脂替换和覆盖，该硅树脂在现场可打破。内环16也可在现场替换且外框架22也可替换破裂的部分，或可通过在现场使用诸如纤维玻璃的材料来修补。

在一实施例中，其中外框架22由两部分17和19构成，第二悬置件20可连接到内环16。该结构使得两部分17和19能够分离而不影响接收器线圈的悬置。

如图4A和4B所示，本发明的实施例可包括多个内环16。在本发明的一实施例中，内环16可在外框架的每个边的大致中点处固定到外框架22的内壁。

因此，在某些示例性实施例中，第一悬置件10和内框架12提供第一悬架组件，且第二悬置件20和环16提供第二悬置组件。

图5示出接收器线圈框架24的实施例，其可与HTEM发送器线圈框架一起利用。在该实施例中，HTEM接收器线圈框架24可定位在传送线圈框架28的中心处。

在本发明的一实施例中，发送器线圈框架28可以是十二边形形状且直径大约26m。在本发明的一实施例中，接收器线圈框架24和发送器线圈框架28可通过径向缆索系统26连接。接收器线圈框架24和发送器线圈框架28可通过附连到接收器线圈框架24和发送器线圈框架28的角部34的外部悬置系统32悬置。两个线圈悬置系统都可附连到缆索30，缆索30可通过诸如直升机的飞机拖曳。

图6示出使用中的当HTEM接收器线圈框架24和发送器线圈28结合时的本发明的实施例，其中两线圈的结合可被以使线圈能够以接近水平位置悬置的速度飞行的直升机36拖曳飞行。

在本发明的一实施例中，HTEM发送器线圈框架28和接收器线圈框架24可以适当的勘察速度飞行前进，例如，30m/s的适当速度，或能够以接近水平位置悬置线圈的任何其它勘察速度飞行前进。

在某些实施例中，发送器线圈框架28可通过外部悬置系统32从垂直且水平地远离平移的线圈框架中心的点31支承，例如离线圈框架中心大约20m，且该悬置点31可通过长缆索30附连到直升机36，例如大约21m长的缆索。在该实施例中，接收器线圈框架可通过在远离接收器线圈框架中心且甚至更远离直升机的点、例如位于远离接收器线圈框架24中心大约1m且离直升机36大约40m的点处会聚的多条不同长度的多个缆索悬置。

如图6所示，在本发明的一实施例中，飞行中，发送器和接收器线圈可在接近水平或水平位置悬置，拖曳缆索30与垂向成一角度，例如与垂向成大约35度的角度。由于由风产生的拖曳和该结构与悬置结构的重量的组合，悬置结构可在飞行过程中保持线圈的水平位置。

图7、8以及9示出接收器线圈双悬置系统的另一示例性实施例。对没有发送器线圈的AFMAG系统，图7、8以及9所示系统可例如用作拖曳组件中AFMAG接收器线圈双悬置系统。例如，图7、8以及9所示接收器线圈构造可用在基于自然电磁的地球物理质勘察系统，类似于在美国专利第6,876,202所揭露的勘察系统，其内容以参见方式纳入本文。在该实施例中，AFMAG接收器线圈框架54可以是有非导电材料形成的八边形，作为非限制性例子，AFMAG接收器线圈框架54具有大约8m的总体大小。在该实施例中，可以没有内环16，且内框架可以是不连续的，且作为例子，内框架可以包括沿八边形的每边的管状部分46，总共16个部分。

在图7、8以及9所示的双悬置系统中，接收器线圈框架54包括管状外框架52，框架52形成限定内线圈通路62的圈，使用双悬置系统将接收器线圈42悬置在通路62中。在所示实施例中，外框架52形状接近圆或八边形，但是，在其它实施例中，外框架52可以是其它形状，诸如具有多于或少于八边的其它多边形形状或圆形的或椭圆形。在示例性实施例中，外框架52构造上类似于上述的框架22且由不导电但可所要测量磁场可透的模制纤维基材料形成。与框架22一样，框架52可包括上半管部分和下半管部分，其通过诸如螺栓的可松开固定件沿配合凸缘固定在一起。

在线圈通路62内，接收器线圈42穿过多个间隔开的内管状部分46，每个管状部分46通过第二弹性悬置件50从外框架52悬置在线圈通路62中。管状部分46每个具有比外框架52部分的内径小的直径。如图7所示，第一组第二悬置件50从在管状部分46的一端64处周向间隔的位置延伸到框架52的内部上对应的附连点，且第二组第二悬置件50从在管状部分46的相对端66处周向间隔的位置延伸到框架52的内壁上的相应附连点。从管状部分46的第一端64延伸的悬置件50对角地布置成使得它们每个附连到外框架52上与管状部分46的第一端64轴向地间隔的相应位置，而从管状部分46的第二端66延伸的悬置件50对角地布置成使得它们每个附连到外框架52上与管状部分46的第二端66轴向地间隔的相应位置。这样的布置将管状部分46在平衡轴向相反张力和平衡径向相反张力下放置以将管状部分偏置到内线圈通路62的中心。

接收器线圈42又通过多个第一弹性悬置件60中心地悬置在每个管状部分46内。如图7所示，第一组第二悬置件60从在管状部分46的一端64处周向间隔的位置延伸到接收器线圈42上对应的接触点，且第二组第二悬置件60从在管状部分46的相对端66处周向间隔的位置延伸到接收器线圈42上的相应接触点。从管状部分46的第一端64延伸的悬置件60对角地布置成使得它们每个附连到接收器线圈42上与管状部分46的第一端64轴向地间隔的相应位置，而从管状部分46的第二端66延伸的悬置件60对角地布置成使得它们每个附连到接收器线圈42上与管状部分46的第二端66轴向地间隔的相应位置。这样的布置将接收器线圈42在平衡轴向相反张力和平衡径向相反张力下放置以将管状部分偏置到管状部分46的中心中。

接收器线圈42可包括诸如上述接收器线圈14一样的线圈通道件130。第一和第二弹性悬置件可使用缆索结18以上述相同的方式固定在位置中。

在一实施例中，为易于运输，接收器线圈框架54可分离成多段。在另一实施例中，接收器线圈框架54可分离成与框架的边的数量相等的多段，诸如对八边形框架是八段。

在一示例性实施例中，外框架52的管状件具有圆形横截面，例如大约300mm圆形横截面，其具有例如大约5mm厚的壁。形成等效的分段内框架的管状部分46可成形成比外框架小，例如形成具有大约150mm横截面且具有大约5mm厚的壁。

在一实施例中，框架54的双悬置系统和多点悬置系统可包括第一和第二悬置件和缆索结48，第一和第二悬置件对角地交替定位以保持沿横向的张紧。

如图8所示，AFMAG接收器线圈拖曳组件系统可通过附连到绕框架54周向的附连点34A的网状悬置网56支承。在本发明的一实施例中，接收器线圈框架54可具有尺寸可例如直径大约为8.0m的总体大小。接收器线圈框架54可由不同长度的缆索悬置到连接到拖曳绳30的点51，点51位于例如离接收器线圈框架54中心大约9m处。

图9示出AFMAG接收器线圈框架，其中接收器线圈通过直升机36拖曳飞行，直升机36可以恒定速度飞行以将线圈保持在水平或接近水平位置。在该实施例中，接收器线圈框架54可从离接收器线圈框架54的中心大约9m的点通过悬置网56支承，该悬置点还通过缆索30从直升机36悬置，缆索30尺寸可为例如大约90m长。

在该实施例中，每个悬置缆索58的长度可变化成使得在飞行中，接收器线圈框架54保持在水平或接近水平位置。在飞行中，拖曳缆索30可以以与垂向成一角度，例如与垂向成大约35度，以支承接收器线圈框架54的接近水平定位。由于由风产生的拖曳、结构和网的重量的组合，接收器线圈系统可在飞行中保持水平或接近水平位置。

图10示出类似于上述参照图1-4B的双悬置系统的另一实施例，且其可例如用作双悬置AFMAG地面站接收线圈。地面站线圈通常可成对安装在垂直位置，两个线圈彼此正交，使得能够测量沿水平面的磁场矢量。在需要第三线圈来测量磁场的垂向分量的任何时候，其可放置在地面上。

如图10所示的拖曳框架可垂直地彼此正交地安装以测量沿水平面的磁场。在该实施例中，每个接收器线圈可由双悬置系统支承，该双悬置系统具有可由诸如橡胶的弹性材料或任何其它具有所需拉伸强度以符合接收器线圈和内框架64的重量的合适材料构造的悬置件60和70。

应理解，参照图5和6并在图1至4B示出的TDEM系统的上述双悬置系统也可应用在图8和9所示的AFMAG接收器线圈框架，且类似地，参照图8和9以及图7所示的AFMAG拖曳组件描述的双悬置系统也可应用到图5和6的TDEM系统。

本技术领域内的技术人员将会认识到，也可实施本文所述的实施例的其它变体，而不会脱离本发明的范围。因此，其它的修改也是可能的。

Claims (9)

1.一种用于电磁勘察系统的接收器线圈装置，包括：

管状外框架，所述管状外框架限定内通路，并由上部分和下部分形成，所述上部分和所述下部分可松开地固定在一起使得所述上部分可从所述下部分分离以允许接近所述内通路；

多个间隔开的刚性管状部分，每个刚性管状部分限定一个内管状通路；

接收器线圈；

每个刚性管状部分具有一组相应的第一悬置件和一组相应的第二悬置件，所述第一悬置件悬置所述接收器线圈的相应部分，所述第二悬置件从所述管状外框架悬置所述管状部分，所述接收器线圈被悬置在位于所述内通路中的所述管状部分内。

2.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述接收器线圈包括固定在通道件内的电导体，所述通道件由所述第一悬置件加以悬置。

3.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述第一悬置件中的至少某些以彼此相反的张力以非直角连接到所述接收器线圈以抑制所述接收器线圈在所述内通路内的径向和轴向运动两者。

4.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述第二悬置件中的至少某些以相反的张力以非直角连接到所述内构件以抑制所述内构件在所述内通路内的径向和轴向运动两者。

5.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述外框架形成多边的或圆形的圈。

6.一种用于空中地质勘察的拖曳组件，所述拖曳组件包括用于进行AFMAG测量的接收器线圈组件，所述接收器线圈组件包括如权利要求1至5中任一项所述的接收器线圈装置。

7.一种用于空中地质勘察的拖曳组件，所述拖曳组件包括发送器线圈和接收器线圈组件，所述发送器线圈用于产生初级场，所述接收器线圈组件用于测量从勘察地域响应于初级场产生的第二场，并包括如权利要求1至5中任一项所述的接收器线圈装置。

8.一种用于空中电磁勘察系统的拖曳组件的接收器线圈组件，包括：

管状支承框架，所述管状支承框架限定内通路；

多个间隔开的管状框架部分，所述管状框架部分每个通过一组相应的弹性件悬置在所述内通路内并限定相应的缆索通路；以及

接收器线圈，所述接收器线圈位于所述内通路内并穿过所述间隔开的管状框架部分的缆索通路，所述接收器线圈通过相应另一组弹性件悬置在每个所述管状框架部分内。

9.如权利要求8所述的接收器线圈组件，其特征在于，所述接收器线圈测量响应于自然出现电现象的电磁。

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