一种时间域航空电磁法发射线圈机电一体化的电气连接装置

1.本发明涉及航空电磁法勘探技术领域，尤其涉及到一种体积小、重量轻、稳定性强的大深度航空电磁法发射线圈机电一体化的电气连接装置。


背景技术：

2.随着社会的进步，人们生活水平不断提高，各种矿产资源的消耗也日益增加，近些年，国内已经勘明的矿产资源濒临枯竭，供不应求的矛盾日益尖锐。由于我国幅员辽阔，且地形差异较大，地形良好以及地表浅部的矿产资源已经进行了长期开采，这些地区的矿产资源储量已经大幅下降，所以要勘查地形相对复杂且人员难以直接接近的地区，如在国内西北部高寒山区、沙漠、戈壁及东北部高山森林覆盖区、西南部岩溶发育区等。由于这些矿区的地形复杂多变且覆盖面积广，勘探的难度系数大，使用传统的陆地勘探系统无法进行有效的勘探。为了解决因地形复杂而难以勘探的问题，基于法拉第电磁感应定律的航空电磁法勘探技术应运而生。该方法主要是使用直升机作为搭载工具，能克服地势复杂、环境恶劣等不便作业的问题，具有勘探面积广，探测效率高、勘探深度大等优点被广泛的应用到地质勘探领域。
3.直升机航空电磁法发射系统的工作过程为直升机搭载电磁发射线圈装置，飞行至离地一定的高度，通过电磁发射线圈向空中及地底发射较强的一次电磁场，地下矿产资源激发产生感应电流，感应电流产生的磁场称为二次电磁场，接收线圈在on-time和off-time期间，接收机同步采集空中的一次电磁场、地面天然电磁场以及地下矿产物质产生的二次电磁场，由于二次电磁场会因地下矿产物质的差异，其资源的信息(如磁导率、电介质)有不同方向、不同时间衰减的特性，可以根据二次电磁场对数据进行反演计算，得出地下资源的状态特性和分布的情况。
4.为达到勘测大深度的目的，就需要不断加大发射线圈的磁矩。飞机承载情况和续航能力有限，使得发射线圈以及电气连接装置的重量不能无限增大，所以就必须在控制线圈重量的同时，减小电气连接装置的体积，提高了发射系统的效率与发射的磁矩。当前，国外采用的是发射线圈和电气装置分开的，这就使得整个系统集成度差，降低了整个电磁勘探系统的效率。因此，自主研发出体积小，重量轻、机电结构一体化的电气连接装置，是航空电磁勘探领域提高系统效率和发射磁矩的一个关键技术问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述飞机承载情况和续航能力有限的问题，本发明提出了一种时间域航空电磁法发射线圈机电一体化的电气连接装置，具有体积小、重量轻、稳定性强的特点。该电气接装置具有两大功能，一个是航空电磁发射系统发射电路部分的电气元件安装在该电气连接装置的内部，电气元件包括谐振电容组、晶闸管、晶闸管驱动电路板、通信电路板、供电电池和开关等；另一个是航空电磁发射线圈的首尾通过该电气连接装置连接起来构成闭环，起到机电一体化的作用。在考核指标不变的情况下，极大程度减少了电磁探测线圈的重
量。国外采用谐振电容与发射线圈分开的安装方式，在升降和飞行中存在不平稳，振动大，受力不均匀的问题。本发明提出发射线圈与电气装置机电一体化的安装方式。相比于国外，发射的效率、磁矩都得到了提升。
6.具体技术方案如下：
7.一种时间域航空电磁法发射线圈机电一体化的电气连接装置包括安装桶(2)、轮毂(3)、多个电极板(4)、多个电容(5)、器件支撑架(6)、电极板连接杆(7)、晶闸管散热器(8)七部分，其中，所述的安装桶(2)是空心圆柱体，其中，所述空心圆柱体的两端为与该空心圆柱体轴向30
°
到45
°
之间的斜面斜切而成；所述的轮毂(3)上设有三个第一固定孔(3-1)、凹槽(3-2)、三个限位孔(3-3)、三个第二固定孔(3-4)，其中，第一固定孔(3-1)用于和安装桶(2)装配，三个第二固定孔(3-4)用于装配安装在限位孔(3-3)中的连接物；所述电极板(4)上设有电极板固定孔(4-1)、电极板限位孔(4-2)；所述电容(5)为圆柱体(5-2)，沿轴向两端中心分别设有固定螺丝孔(5-1)；所述的器件支撑架(6)设有三个支撑架顶部固定孔(6-1)、支撑架底座固定孔(6-2)、支撑架弧面(6-3)；所述的电极板连接杆(7)上设有连接杆固定孔(7-1)；所述的晶闸管散热器(8)上设有四个散热器固定孔(8-1)，两个风扇固定孔(8-2)；所述的轮毂(3)、电极板(4)、电极板连接杆(7)和器件支撑架(6)构成连接器；连接关系具体如下：电容(5)沿着电极板(4)的半圆形轮廓均匀分布，电容(5)左右两端的固定螺丝孔(5-1)分别与两侧电极板(4)上的电极板限位孔(4-2)装配，两个电极板(4)为一组，用于固定其半圆形轮廓均匀分布的电容(5)，两个电极板(4)与其沿轮廓均匀分布的多个电容(5)为一个结构体，该结构体沿安装桶(2)的轴向分布在安装桶(2)内的两端，左侧结构体的右侧电极板(4)与右侧结构体的左侧电极板(4)通过三个电极板连接杆(7)进行装配，左侧结构体的左侧电极板(4)与右侧结构体的右侧电极板(4)通过电极板连接杆(7)进行装配；两个器件支撑架(6)通过电极板连接杆(7)并排连接成为一个整体，组成一组环形固定件，共有两组环形固定件位于两个结构体之间，两组环形固定件分别对称固定连接在安装桶(2)顶部和底部。
8.电磁发射线圈采用多根金属导电管道围成正多边形替代圆形，电磁发射线圈及电气连接装置简易图1所示。
9.该电气接装置具有体积小、重量轻、稳定性强的优点，实现了电气与机械一体化的连接方式，极大提高了航空电磁探测系统的效率。
附图说明
10.图1、12边形电磁发射线圈及电气连接装置简图；
11.图2a、安装桶正面图；
12.图2b、安装桶侧视图；
13.图3、轮毂示意图；
14.图4、电极板示意图；
15.图5、电容示意图；
16.图6、器件支撑架示意图；
17.图7、电极板连接杆示意图；
18.图8、晶闸管散热器示意图；
19.图9、电气连接装置安装图；
20.图10、电磁发射线圈金属直管；
21.其中，安装桶(2)，轮毂(3)，第一固定孔(3-1)，凹槽(3-2)，限位孔(3-3)，第二固定孔(3-1)，电极板(4)，固定孔(4-1)，限位孔(4-2)，电容(5)，固定螺丝孔(5-1)，圆柱(5-2)，器件支撑架(6)，支撑架顶部固定孔(6-1)，支撑架底座固定孔(6-2)，支撑架弧面(6-3)，电极板连接杆(7)，连接杆固定孔(7-1)，晶闸管散热器(8)，散热器固定孔(8-1)，风扇固定孔(8-2)。
具体实施方式
22.一种时间域航空电磁法发射线圈机电一体化的电气连接装置，包括安装桶、轮毂、电极板、电容、器件支撑架、电极板连接杆、晶闸管散热器七个部分，其中轮毂、电极板、电极板连接杆和器件支撑架构成连接器，所述的轮毂上设有贯穿孔、三个固定孔、三个限位孔、弧面和绳槽；所述的电极板上设有固定孔和限位孔；所述的电容上设有圆柱、固定螺丝孔；所述器件支撑架上设有固定孔和弧面；所述的电极板连接杆上设有固定孔；所述的晶闸管散热器上设有固定孔、风扇固定孔和凹面。连接器通过组装将电气元件固定在安装筒内。
23.实施选用的安装桶、轮毂是一种合金材质，两端是30
°‑
45
°
偏角斜切而成，电极板和电极板连接杆是紫铜材质，所用的材质也可以选择其它类型的金属。附图3中轮毂，有三个限位孔用于放置三匝线圈，当线圈匝数变化时，限位孔的数量也应根据所用线圈的匝数作出相应的变化。
24.具体连接方式：航空电磁法发射系统的发射线圈总共有三匝，每一匝均是由12根金属导电管(如图1)组成的正12边形结构，三匝线圈的开头和结尾通过该电气连接装置进行连接。所述的连接器的连接关系包括压接、定位、吊装三大部分。首先将电气元件与连接器进行连接，之后再将其安装在安装桶中，电气元件是指用于航空电磁法发射系统的发射电路部分的器件，包括谐振电容组、晶闸管、晶闸管驱动电路板、通信电路板、供电电池和开关等；再将轮毂嵌入安装筒的两侧，之后将线圈放入轮毂中的限位孔3-3中，与安装桶中对应电气元件相应的管脚引出的导线进行连接，线圈、轮毂、连接器和安装桶之间通过螺丝进行固定。轮毂外侧，设有凹槽，用于系绳索后紧固其他设备。配套的电路通过连接器安装在支撑结构内部，用于支持电容和晶闸管工作；对称安装的器件支撑架通过多个支撑杆进行紧固支撑；金属导电直管采用中空金属管。
25.压接部分为：将线圈的头部和尾部与铜套一端填充高粘度物质，再用相应的仪器进行压接形成一体。定位部分为：铜套上的贯穿孔与轮毂上的贯穿孔使用螺丝进行定位固定，安装桶与电极板之间采用螺丝进行定位固定。吊装部分为，轮毂上的绳槽用于装配绳子进行吊装。该连接方式的优点是：导电性能好，安装方便，连接处不易弯折，电气元件与机械结构一体化，提高发射系统的效率。