[发明专利]电磁扫描系统

说明书

本发明涉及一种电磁扫描系统，这种扫描系统可用以观测或检查地壳、机器、车辆、各种飞机和其它能在自身或自己的元件中感应出涡流的物体或材料。举例说，本发明特别适宜进行地壳的深层地质勘探。

本发明主要涉及这样一种电磁扫描系统，该系统包括：一发射机，用以产生射向和/或通过待扫描的物体或材料的低频电磁脉冲串;一接收机，用以检测发射机产生的电磁脉冲在物体或材料本体或其导电组成部分中感应出来的涡流所产生的电磁信号;模/数转换装置，用以将所收到的模拟信号转换成适宜进行分析用的数字形式;和一同步脉冲发生器，耦合到发射机和接收机上，用以使接收机的操作与发射机产生电磁脉冲的过程同步。

在本发明的操作过程中，电磁脉冲串是射向和/或令其通过待扫描的物体或材料，这些脉冲在物体或材料本体内或其导电组成部分内感应出涡流，该涡流又产生能为接收机所检测的电磁信号。涡流是在处于磁通变化着的某一区域内的导体本体内感应出来的，在本发明中，周期的磁通变化的区域是由所发射的电磁脉冲串产生的。此外导电物体或材料，或含有导电组成部分的物体或材料，具有所感应的涡流所产生的特定电磁“标记”，接收机所检测的就是这些电磁标记，这些电磁标记可以加以分析，从而产生物体或材料的组成的勘察结果。在特定物体或材料的标记已事先判断出来的情况下，本发明可用以检测所述物体或材料的改变或其内含物的变化。

本发明的同步脉冲可以从卫星导航系统例如以NAVSAT为商名上市的卫星导航系统中获得，这种系统为海、陆、空配备有卫星接收机的交通工具提供高度精确的瞬时三维空间位置。获自卫星导航系统的信息可用以确定扫描设备在经线和纬线的位置。根据从自动计程仪电缆获得的脉冲计算出地面/空气的速率，再将数据脉冲串经由输出端口每秒一次发送到计算机上。

本发明还涉及一种适用于上述扫描系统的发射机，该发射机包括：一脉冲发生器，用以产生低频的电脉冲串;一放大器，用以放大电脉冲;和一电气线圈阵列，至少由4个电气线圈组成，各电气线圈围绕阵列的轴线配置，各线圈的轴线大致上平行于阵列的轴线，所述各线圈连接到放大器的输出端。

线圈阵列为放大器所提供的经放大的电脉冲串所激励时，沿线圈阵列的轴线就有电磁脉冲串产生，通过适当调节线圈阵列，可使这些电磁脉冲串射向和/或通过待扫描的物体或材料。线圈阵列的一个轴向端可设置适当的屏蔽物，使脉冲串只从线圈阵列的另一端传播出来。为使脉冲或周期电磁信号的功率处于最佳状态，各线圈可与放大器的输出端并联连接。此外各线圈的阻抗应与放大器的输出阻抗匹配。

脉冲发生器所产生的脉冲的信号脉冲/空号脉冲比，而脉冲或周期电磁串的信号脉冲/空号脉冲比取决于待扫描的物体或材料所产生的衰减。举例说，应用本发明进行地壳地质勘探时，各脉冲的信号脉冲/空号脉冲比随待扫描地壳的深度而增加。

电气线圈以印刷电路线圈为宜。各线圈可包括印刷在绝缘衬底上的双同心绕组，绕组的各匝交替配置。各匝可以取矩形结构。放大器可以是立体声功率放大器，各线圈的两个绕组分别连接到放大器的两个不同输出端，连接到各输出端的绕组则彼此互相并联连接。

线圈阵列可包括至少四堆围绕阵列轴线配置的线圈，各堆线圈包括多个通常共轴线的线圈，配置得使线圈堆的轴线大致上平行于阵列的轴线。举例说，各线圈堆可包括多个重叠着的印刷电路线圈，各印刷电路线圈则由上面所述的双同心绕组组成。各印刷电路线圈的各绕组连接到立体声放大器的不同输出端上，且与其它线圈堆的各绕组并联。

脉冲发生器适宜产生频率在电磁频谱的长波频率范围内的电气脉冲，最好在0.33赫至150赫的范围。

脉冲发生器最好是经稳定化的脉冲发生器，能产生起动边缘精确确定的方波。

本发明还涉及一种适用于上述电磁扫描系统并用以检测物体或材料中或其导电组成部分中感应的涡流所产生的电磁信号的接收机，该接收机包括：一电气线圈检测器，该检测器包括一个或以上实质上共轴线定位绕组，定位绕组的轴线指向发出待检测的电磁信号的物体或材料;一放大器，供放大所检测的信号;一模/数转换装置，用以将所检测到的模拟信号转换成数字形式;以及数字信号存储和/或处理装置。

线圈检测器可包括串联连接的共轴线圈堆。各线圈可以是印刷电路线圈，并包括双同心绕组，绕组的各匝交替配置。在这种配置方式的情况下，各印刷电路线圈的各绕组可分别连接到两个通道放大器的两个输入端上，连接到各通道的绕组彼此串联互连。各印刷线圈呈空间阵列共轴线堆置，各毗邻衬底至少相隔1英寸。

获自接收机的数字信号可以就地处理和分析以产生勘测或检测结果，或者也可以存储起来，供以后处理和分析之用。