直升機(jī)瞬變電磁探測運(yùn)動噪聲抑制裝置及噪聲抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種瞬變電磁探測噪聲抑制裝置及方法，尤其是吊艙式直升機(jī)瞬變電 磁探測運(yùn)動噪聲抑制裝置及噪聲抑制方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 吊艙式直升機(jī)瞬變電磁勘探裝置通過直升機(jī)懸掛吊艙，吊艙上搭載發(fā)射裝置和Z 分量接收線圈，發(fā)射裝置發(fā)射某一固定頻率的大電流信號，激勵地下介質(zhì)，基于渦流效應(yīng)地 下介質(zhì)會產(chǎn)生磁場信號，Z分量接收線圈接收該磁場信號，完成電磁信號轉(zhuǎn)換并實(shí)時采集， 實(shí)現(xiàn)對地下介質(zhì)的分析解釋。Z分量接收線圈是吊艙式直升機(jī)瞬變電磁勘探裝置實(shí)現(xiàn)電磁 信號轉(zhuǎn)換的核心傳感器，其基本原理是法拉第電磁感應(yīng)定律。在實(shí)際飛行探測中，主要由于 受到風(fēng)力作用，Z分量接收線圈會在水平和豎直方向上振動，引起內(nèi)部磁通量變化，此為運(yùn) 動噪聲的產(chǎn)生來源；運(yùn)動噪聲會以電信號的形式混雜在采集到的有用電信號中，在頻譜中 與有用信號以混疊形式呈現(xiàn)，并且其頻率集中在低頻段，與發(fā)射電流頻率重疊，導(dǎo)致晚期信 號即深層地下介質(zhì)信息無法解釋。因此，抑制Z分量接收線圈帶來的運(yùn)動噪聲是直升機(jī)瞬 變電磁探測的一個重要研究方向。
[0003] CN102913587A公開的一種"磁流變減振器"其包括缸筒、左端蓋、活塞桿、活塞、右 端蓋、連接筒、繞線筒、線圈、外部導(dǎo)磁體和蓋母。是一種很有效的運(yùn)動減震裝置，其結(jié)構(gòu)簡 單，可以有效地抑制目標(biāo)裝置的運(yùn)動噪聲；
[0004] CN102792190A公開的一種"用于移動平臺上的傳感器的穩(wěn)定系統(tǒng)"該設(shè)備包括： 淚滴狀殼體；在殼體中的牽引架；環(huán)繞該架間隔開的多個振動隔離阻尼器；安裝至阻尼器 的基座組件；支承支座，其具有上自由端和固定至基座組件的底部；連接至支座的上自由 端的單球面空氣軸承；儀器平臺，儀器平臺具有下中空漏斗，該下中空漏斗具有被支撐在空 氣軸承上的用于單點(diǎn)支撐的上內(nèi)部頂點(diǎn)；用于保持樞轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的主和次陀螺儀穩(wěn)定 器；以及至少一個場傳感器，其安裝至儀器平臺，用于采集場數(shù)據(jù)并同時針對運(yùn)動噪聲保持 穩(wěn)定，所述運(yùn)動噪聲包括來自基座組件、來自牽引架以及來自殼體的振動、樞轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)。設(shè) 計(jì)了復(fù)雜但卻有效的減震裝置，其可以把運(yùn)動噪聲降低到赫茲級別的范圍。
[0005] (MunkholmMetteS.Motion-inducednoisefromvibrationofamoving TEMdetectorcoil:characterizationandsuppression[J].JournalofApplied Geophysics, 1997, 37 (1) : 21-29)Munkholm通過分析TEM勘探系統(tǒng)裝置的運(yùn)動情況，采用三 分量的測量方式來抑制運(yùn)動噪聲；
[0006] (DavisAaron,MacnaeJames,HodgesGreg.Predictionsofbirdswingfrom GPScoordinates[J].GEOPHYSICS, 2009, 74(6) :FI19-F126)Davis只通過建立GPS坐標(biāo)系 的方法獲取接收線圈運(yùn)動情況，在測量數(shù)據(jù)中進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償，達(dá)到抑制運(yùn)動噪聲的目的。
[0007] 上述針對運(yùn)動噪聲的抑制方法都可以作為解決方案應(yīng)用到直升機(jī)瞬變電磁探測 中，但它們都不同程度地存在一些缺陷。如磁流變減振器為磁性材料，在直升機(jī)瞬變電磁探 測中會引入新的干擾，影響勘探效果。淡水河谷公司采用單一硬件減震系統(tǒng)對運(yùn)動噪聲進(jìn) 行濾除，沒有在把運(yùn)動噪聲和有用信號分離后，提供針對性地濾除運(yùn)動噪聲的方法，導(dǎo)致無 法徹底地抑制直升機(jī)瞬變電磁探測運(yùn)動噪聲。Munkholm和Davis采用硬件姿態(tài)檢測和軟件 數(shù)據(jù)補(bǔ)償?shù)姆椒?，但利用此類方法運(yùn)動噪聲依然混雜在有用信號中無法分離，在數(shù)據(jù)處理 時，無法徹底地抑制運(yùn)動噪聲。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0008] 本發(fā)明的目的在于針對Z分量接收線圈姿態(tài)在水平和豎直方向上振動而引入運(yùn) 動噪聲的問題，提供一種適用于直升機(jī)瞬變電磁探測運(yùn)動噪聲抑制裝置；
[0009] 本發(fā)明的另一目的是提供一種適用于直升機(jī)瞬變電磁探測運(yùn)動噪聲的抑制方法。
[0010] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0011] 直升機(jī)瞬變電磁探測運(yùn)動噪聲抑制裝置，是由減震裝置4在底板上按等圓心角設(shè) 有的固定通孔a421、固定通孔b422、固定通孔c423、固定通孔d424、固定通孔e425和固定 通孔f426固定圓環(huán)狀腔體骨架41，在圓環(huán)狀腔體骨架41內(nèi)壁按等圓心角設(shè)有橫向減震墊 a431、橫向減震墊b432、橫向減震墊c433和橫向減震墊d434,Z分量接收線圈5安放在由 橫向減震墊所構(gòu)成的圓環(huán)內(nèi)，在圓環(huán)狀腔體骨架41中間的底板上按等圓心角固定有縱向 減震墊a441、縱向減震墊b442、縱向減震墊c443和縱向減震墊d444,Z分量接收線圈5置 于縱向減震墊之上，通過橫向減震墊所構(gòu)圓環(huán)將Z分量接收線圈5夾緊，使Z分量接收線圈 5得以固定，底板用尼龍螺絲固定在吊艙支架3的十字形支架上構(gòu)成。
[0012] 直升機(jī)瞬變電磁探測運(yùn)動噪聲抑制裝置的運(yùn)動噪聲抑制方法，包括以下步驟：
[0013]A、在航測飛行前，將減震裝置4固定在吊艙支架3上，Z分量接收線圈5放置于減 震裝置4的圓環(huán)狀腔體骨架41內(nèi)設(shè)有的縱向減震墊a441、縱向減震墊b442、縱向減震墊 c443和縱向減震墊d444上，用橫向減震墊a431、橫向減震墊b432、橫向減震墊c433和橫向 減震墊d434將Z分量接收線圈5夾緊，使Z分量接收線圈5得以固定，同時解決了橫向機(jī) 械運(yùn)動的減震，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)7置于機(jī)艙中；
[0014] B、通過吊掛纜繩2將吊艙支架3掛載在直升機(jī)下部，Z分量接收線圈5通過屏蔽 絞合電纜6與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)7連接；
[0015] C、直升機(jī)按設(shè)計(jì)的測線航測飛行，在飛行過程中，Z分量接收線圈5實(shí)時檢測二次 磁場信號并將其轉(zhuǎn)換成電信號，通過減震裝置（4)中的縱橫減震墊改變Z分量接收線圈（5) 的震動頻率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時搬移Z分量接收線圈（5)的運(yùn)動噪聲，使其與有用磁場信號分 離，削弱絕大部分運(yùn)動噪聲的能量；
[0016] D、電信號通過電纜6實(shí)時上傳到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)7,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)7完成數(shù)據(jù)采集并 保存；
[0017]E、航測飛行結(jié)束后，提取數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)7存儲的數(shù)據(jù)，初步分析數(shù)據(jù)頻譜，確定運(yùn) 動噪聲頻帶范圍；
[0018]F、根據(jù)運(yùn)動噪聲在頻域中的分布情況，設(shè)定梳狀濾波器的初始參數(shù)；
[0019]G、將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)7存儲的數(shù)據(jù)經(jīng)過梳狀濾波器進(jìn)行數(shù)字濾波處理，提取濾波后 的數(shù)據(jù)，分析濾波后的數(shù)據(jù)，滿足要求，結(jié)束濾波，數(shù)據(jù)處理完成，將數(shù)據(jù)交給后期解釋人 員；
[0020] H、經(jīng)過梳狀濾波器濾波處理后的數(shù)據(jù)不能夠滿足要求，則改變梳狀濾波器的參 數(shù)，重新進(jìn)行梳狀濾波處理，重復(fù)F-G步驟，直到經(jīng)過梳狀濾波后的數(shù)據(jù)滿足要求，則結(jié)束 梳狀濾波；
[0021] I、數(shù)據(jù)處理人員分析解釋經(jīng)過梳狀濾波器的數(shù)據(jù)，獲得瞬變電磁探測數(shù)據(jù)；
[0022] J、根據(jù)瞬變電磁探測數(shù)據(jù)繪制出視電阻率圖。
[0023] 有益效果：本發(fā)明的減震裝置，不會引入電磁干擾，對采集數(shù)據(jù)沒有影響。減震裝 置采用圓環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)，使Z分量接收線圈放置在磁場比較均勻的吊艙支架3的中心位置。 根據(jù)隔振原理計(jì)算獲得減震墊的楊氏模量和尺寸，橫向減震墊和縱向減震墊均粘在木制腔 體骨架41中，一方面抑制運(yùn)動噪聲的能量，另一方面把運(yùn)動噪聲搬移到一個理想頻率，使 其與有用磁場信號實(shí)現(xiàn)頻譜分離，為濾除運(yùn)動噪聲提供必要條件。采用梳狀濾波器的的軟 件濾除方法對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以有選擇性地濾除經(jīng)過減震裝置后與有用信號頻譜分 開的運(yùn)動噪聲，從而在