[發(fā)明專利]一種基于無人機的半航空電磁接收系統(tǒng)搭載結構

在審

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• 申請日: 2021-09-24
• 公開（公告）號: CN113791451A
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設計）人: 張棟;張一鳴;張晨浩
• 申請（專利權）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: G01V3/165
• 分類號: G01V3/165
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

本發(fā)明涉及一種基于無人機的半航空電磁接收系統(tǒng)搭載結構，用于解決由于半航空電磁探測系統(tǒng)在作業(yè)時產(chǎn)生的運動噪聲，導致探測信號不準確的問題。具體包括凱夫拉細繩、阻尼系統(tǒng)底板、水平阻尼彈簧、牛眼軸承端蓋、萬向輪、牛眼軸承底盤、牛眼軸承主球、豎直阻尼彈簧、滾動鋼珠、牛眼軸承底座，其中，牛眼軸承端蓋、牛眼軸承底座和牛眼軸承底盤從上至下固定連接形成結構體，牛眼軸承主球置于牛眼軸承底座中，通過滾動鋼珠與牛眼軸承底座潤滑接觸，結構體通過水平阻尼彈簧固定于阻尼系統(tǒng)底板上，凱夫拉細繩一部分用于連接無人機和阻尼系統(tǒng)底板，另一部分通過內(nèi)置于牛眼軸承主球的豎直阻尼彈簧與電磁接收系統(tǒng)相連，隔絕了噪聲影響。

技術領域

本發(fā)明涉及半航空電磁勘查技術，特別涉及一種基于無人機的半航空電磁接收系統(tǒng)搭載結構，本發(fā)明是一種具有雙層搭載方式、彈簧阻尼減振系統(tǒng)。

背景技術

礦產(chǎn)作為一種不可再生資源，任何國家和地區(qū)的科學與技術進步、社會與經(jīng)濟的發(fā)展都必須依靠礦產(chǎn)資源的支撐。隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國已進入人均礦產(chǎn)資源用量快速增長的工業(yè)化中期發(fā)展階段。我國成礦條件良好，潛力巨大，世界三大成礦域在我國均有分布，且在大陸上疊加有多次大規(guī)模成礦作用。然而，我國目前已發(fā)現(xiàn)20多萬處礦床(點)中，相當一部分因為技術原因尚未探明；已有的礦床開采深度一般仍小于500米，深部礦的家底仍未摸清；傳統(tǒng)地面找礦方法在西部沙漠、戈壁等人跡難至地區(qū)以及南方植被、水系覆蓋區(qū)域的工作效率較低。這些因素導致我國礦產(chǎn)資源，尤其是大宗礦產(chǎn)的保障能力嚴重不足，資源安全問題始終是影響國家可持續(xù)發(fā)展的核心問題。

地球物理電磁方法是開展地下礦產(chǎn)資源探測的重要技術手段，其通過觀測由天然或人工場源激勵下大地產(chǎn)生的電磁響應以獲取大地系統(tǒng)的電磁傳輸函數(shù)，并以此為基礎提取大地的電性參數(shù)分布信息。目前主要使用的電磁法根據(jù)工作方式可以分為陸地電磁法和航空電磁法。陸地電磁法的優(yōu)勢在于發(fā)射功率大，采集數(shù)據(jù)的信噪比高，利于后期數(shù)據(jù)的處理，但當?shù)匦螐碗s時，耗費大；航空電磁法的優(yōu)勢在于勘測速度快，但由于發(fā)射功率限制，勘測深度較淺，另外勘測數(shù)據(jù)受飛行器的姿態(tài)影響較大，后期結果可信度較差。近些年來，隨著無人機技術的不斷成熟，利用無人機平臺搭載電磁勘探設備已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢。半航空電磁法(Semi-Airborne Electromagnetic Method,SAEM)將其發(fā)射系統(tǒng)(包括發(fā)射機與發(fā)射天線)布設于地面上，僅使用飛行平臺搭載接收系統(tǒng)(包括傳感器與采集器)進行航空觀測，廣泛應用于礦產(chǎn)、地下水、地熱等資源勘探及地質(zhì)填圖、環(huán)境監(jiān)測等領域。將陸地電磁的大發(fā)射功率和航空電磁的空中大范圍靈活接收的優(yōu)勢相結合，是近年來提出的一種新的高效的勘查方式，成本低，用途廣泛。既克服了地面電磁法受環(huán)境影響大和工作效率低，又解決了航空電磁法探測深度小、信噪比低的問題，適合在沼澤、山地和荒漠等復雜環(huán)境中進行礦產(chǎn)資源探測。

半航空電磁探測系統(tǒng)操作簡單，發(fā)展?jié)摿Υ?，但目前的接收方式還很粗糙，只是單純的利用無人機直接搭載接收系統(tǒng)。對于空中移動測量的電磁接收系統(tǒng)而言：無人機電機會引入電磁噪聲；無人機姿態(tài)變化會引入運動噪聲；線圈在空中運動切割地磁磁感線在線圈中引入與運動頻率一致的低頻運動噪聲；線圈運動過程中姿態(tài)變化，導致線圈在被測磁場分量上等效面積發(fā)生變化并引入其他磁場分量，而導致的與被測信號同源同頻的噪聲。運動噪聲無疑是限制接收系統(tǒng)檢測能力的關鍵問題，因此，對電磁接收系統(tǒng)的搭載設計(包括搭載系統(tǒng)結構、選材等)是提高半航空電磁探測系統(tǒng)性能的關鍵一環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容

針對當前國外半航空電磁探測系統(tǒng)的搭載結構普遍采用單層四繩搭載方式，為電磁接收系統(tǒng)引入了運動噪聲，進而導致探測信號不準確的問題。具體技術方案如下：