其中初級磁場的幾何方面是由發(fā)射器回路的幾何結(jié)構(gòu)提供。抵消回路組合件的導(dǎo)電回路是用形成具有已知幾何及時(shí)間變化的抵消磁場的電流來激勵，其中抵消磁場實(shí)質(zhì)上在與抵消體積內(nèi)的初級磁場相反的方向上，且在量值上與其實(shí)質(zhì)上相等。因此，在抵消體積內(nèi)，所述抵消磁場實(shí)質(zhì)上取消初級磁場。
[0079]優(yōu)選實(shí)施例包括實(shí)質(zhì)上平面發(fā)射器回路，其中抵消回路組合件安裝成共面配置。抵消回路組合件中的每一回路實(shí)質(zhì)上與發(fā)射器回路同軸，使得抵消回路軸與發(fā)射器回路的軸實(shí)質(zhì)上對準(zhǔn)，其中每一抵消回路比發(fā)射器回路小。抵消回路經(jīng)安裝以禁止相對于發(fā)射器回路及抵消體積運(yùn)動。抵消發(fā)射器經(jīng)配置有包括成串聯(lián)配置的發(fā)射器及抵消回路的一個(gè)電路。發(fā)射器與抵消回路之間的連接使用同軸或絞合雙股導(dǎo)體形成以抑制連接回路的導(dǎo)體中的電流的磁場。
[0080]在優(yōu)選實(shí)施例中，上文所提及經(jīng)抵消電磁發(fā)射器構(gòu)成直升機(jī)載電磁勘測系統(tǒng)的部分。經(jīng)抵消電磁發(fā)射器安裝在拖曳在直升機(jī)下面的載體上，發(fā)射器回路實(shí)質(zhì)上水平，且定位在抵消體積中的高精度磁強(qiáng)計(jì)用于在140，000Hz獲取波段內(nèi)對磁場進(jìn)行取樣。磁強(qiáng)計(jì)安裝在傳感器支撐架上，所述傳感器支撐架包括適于支持并限制磁場傳感器到抵消發(fā)射器的抵消體積的運(yùn)動的機(jī)械支撐設(shè)備，使得傳感器支撐架附加到抵消發(fā)射器的發(fā)射器回路框架。在拖曳系統(tǒng)的直升機(jī)遍歷地球時(shí)，數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)記錄發(fā)射器電流、所感測磁場、傳感器的姿態(tài)及系統(tǒng)地理位置。數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)還可記錄發(fā)射器回路、抵消回路及傳感器的相對幾何結(jié)構(gòu)的變化。地理位置系統(tǒng)可包括用以記錄載體相對于地球地理坐標(biāo)系統(tǒng)(例如，全球定位系統(tǒng)(GPS)及姿態(tài)航向參考系統(tǒng)(AHRS))的位置及姿態(tài)的構(gòu)件。
[0081]其中磁場傳感器可移動的抵消體積是由大約位于其中場經(jīng)取消的發(fā)射器回路的軸上的零點(diǎn)軌跡界定。此軌跡從發(fā)射器回路的平面雙向延伸到其中抵消場無法實(shí)質(zhì)上取消初級場的調(diào)零距離。抵消體積具有標(biāo)尺長度，所述標(biāo)尺長度大約由調(diào)零軸的長度管控，且大約以發(fā)射器回路的軸與發(fā)射器的平面相交的點(diǎn)為中心。
[0082]圖1圖解說明優(yōu)選實(shí)施例的抵消發(fā)射器的平面圖，其中使用三回路共面配置。在此實(shí)施例中，實(shí)質(zhì)上圓形的外部導(dǎo)電回路1(包括N0匝導(dǎo)線，其中N0可為10)以半徑R0(其可為12.5米)繞中心點(diǎn)以實(shí)質(zhì)上圓形方式卷繞。第二實(shí)質(zhì)上圓形導(dǎo)線回路2(包括N1匝，其中N1可為4)以半徑Rl(其可為3.0373米)沿與外部回路1相反的指向卷繞。實(shí)質(zhì)上圓形內(nèi)部回路3(包括N2匝，其可為1匝)以半徑R2(其可為1.9344米)沿與外部回路1相同的方向卷繞。在圖1中，由橢圓形環(huán)繞的箭頭圖解說明卷繞方向的可能選擇，且暗示地圖解說明電流流動的方向。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，所有繞組可通過使電流的方向反轉(zhuǎn)而在與經(jīng)展示由相等效應(yīng)的繞組相反的指向上，且將理解抵消回路的匝數(shù)及半徑可經(jīng)調(diào)適以適應(yīng)發(fā)射器回路的不同匝數(shù)及半徑。
[0083]在圖1中，區(qū)4界定其中發(fā)射器回路1的初級場由抵消回路2及3實(shí)質(zhì)上取消的位置。區(qū)4的中心點(diǎn)界定本發(fā)明的參考點(diǎn)，且位于發(fā)射器回路的平面中的發(fā)射器及抵消回路的軸上。可使用能夠在區(qū)4內(nèi)移動的磁場傳感器來獲取高敏感度磁測量值，同時(shí)避免來自大初級磁場的飽和且同時(shí)還減少由抵消體積中的初級磁場的大改變所致的所記錄磁場的變化。
[0084]再次參考圖1，初級場是由用作發(fā)射器回路的外部回路1中的電流形成。外部回路1以盡可能剛性方式相對于抵消回路及調(diào)零區(qū)固持在適當(dāng)位置中，但由于其大半徑，因此與回路2及3的位置中的偏差相比，回路1的位置中的小偏差對本發(fā)明的性能較不重要。
[0085]電連接5準(zhǔn)許回路1與抵消回路2的串聯(lián)連接，且第二電連接6準(zhǔn)許抵消回路2與抵消回路3的串聯(lián)連接。電連接5及6經(jīng)安置以使其傳導(dǎo)的電流的磁場最小化，且可由其中來自反向流動電流的外部磁場相互消除的絞合雙股、同軸或其它等效結(jié)構(gòu)形成。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，上文所提及串聯(lián)電路中的回路的次序可變更而不影響本發(fā)明，其中發(fā)射器電流具有低時(shí)間變化使得電路電容較不重要。
[0086]圖2圖解說明沿著穿過優(yōu)選實(shí)施例的回路的中心的旋轉(zhuǎn)對稱z軸的磁場的z分量比較。針對回路的匝數(shù)中的288Amp電流將標(biāo)準(zhǔn)2回路共面調(diào)零與優(yōu)選實(shí)施例的上文所提及的3回路情形相比較。在優(yōu)選實(shí)施例中，磁場經(jīng)補(bǔ)償以在+/-0.15米范圍內(nèi)優(yōu)于1/10，000。發(fā)射器矩的分?jǐn)?shù)減少(經(jīng)指示為FrMr)為微不足道。在此實(shí)例中，R0 = 12.5米，R1 = 3.0733米，R2= 1.9344米，N0 = 10，N1=4 且 N2 = l。
[0087]圖3圖解說明三回路共面配置的另一實(shí)施例中的磁場的z分量比較。在此實(shí)施例中，14匝發(fā)射器回路的初級場在+/-0.25米范圍內(nèi)經(jīng)調(diào)零成2/10，000，R0 = 12.5米、Rl =2.1526米、R2 = 1.3545米，N1 =4 且 N2 = 1。
[0088]圖4圖解說明三回路共面配置的另一實(shí)施例中的磁場的z分量比較。在此實(shí)施例中，10匝發(fā)射器回路的初級場在+/-0.25米范圍內(nèi)經(jīng)調(diào)零成2/10，000，R0 = 12.5米，R1 =4.1572米，R2 = 2.483米，N1 = 5且N2 = l。在此實(shí)施例中，使用較大直徑補(bǔ)償回路。
[0089]圖5圖解說明三回路共面配置的另一實(shí)施例中的磁場的z分量比較。在此實(shí)施例中，14匝發(fā)射器回路的初級場在+/-0.15米范圍內(nèi)經(jīng)調(diào)零，R0=12.5米，Rl = 2.1591米，R2 =1.3649米，N1 = 4且N2 = 1。在此實(shí)施例中，采用較小直徑抵消回路，導(dǎo)致準(zhǔn)確調(diào)零的較小體積。
[0090]圖6圖解說明三回路共面配置的另一實(shí)施例中的磁場的z分量比較。在此實(shí)施例中，14匝發(fā)射器回路的初級場在R0=12.5米，Rl = 2.1526米，R2 = 1.3545米，Nl=4且N2 = l的情況下經(jīng)調(diào)零。此實(shí)施例準(zhǔn)許沿著回路系統(tǒng)的z軸的較寬調(diào)零范圍，且還暗示地準(zhǔn)許徑向調(diào)零。
[0091]圖7圖解說明三回路共面配置的另一實(shí)施例中的磁場的z分量比較。在此實(shí)施例中，14匝發(fā)射器回路的初級場在R0=12.5米，Rl = 2.9425米，R2 = 1.7262米，Nl = 5且N2 = l的情況下經(jīng)調(diào)零。在此實(shí)施例中，抵消回路經(jīng)放大以賦予準(zhǔn)確補(bǔ)償?shù)妮^大區(qū)。
[0092]雖然上述實(shí)例展示在共面抵消回路的情況下可能的各種實(shí)施例，但這些實(shí)例打算圖解說明本發(fā)明的可能實(shí)施例，且不應(yīng)解釋為將本發(fā)明的范圍限制于(舉例來說)那些實(shí)例中提供的回路的數(shù)目、匝數(shù)或半徑的數(shù)目。舉例來說，本發(fā)明的實(shí)施例可包括以偽亥姆霍茲配置形成的抵消回路組合件，如下文所圖解說明。
[0093]圖8圖解說明在有源模式中以單個(gè)抵消回路對實(shí)施的當(dāng)前發(fā)明的偽亥姆霍茲實(shí)施例的平面圖。發(fā)射器回路1形成在體積4中由抵消回路7對抵消的初級場。抵消回路中的電流的指向與發(fā)射器回路中的電流相反。發(fā)射器回路1為具有標(biāo)示為R0的半徑的實(shí)質(zhì)上圓形，而抵消回路與具有標(biāo)示為R1的半徑的發(fā)射器回路同軸，但平行于發(fā)射器回路的對稱z軸從發(fā)射器回路的平面偏移達(dá)距離+/-Z1，如在圖9中所圖解說明?；芈?及7通過電纜8連接以在發(fā)射器與抵消回路之間載運(yùn)電流。電纜8可從一個(gè)回路到另一回路并聯(lián)或串聯(lián)地驅(qū)動兩個(gè)抵消回路。電纜8以此方式成型以形成最小磁場，例如可使用同軸、絞合雙股或具有類似效應(yīng)的其它幾何結(jié)構(gòu)獲得。
[0094]如在優(yōu)選實(shí)施例的情形中，區(qū)4界定其中發(fā)射器回路1的初級場實(shí)質(zhì)上由抵消回路7取消的位置。區(qū)4的中心點(diǎn)界定本發(fā)明的參考點(diǎn)。.可使用能夠在區(qū)4內(nèi)移動的磁場傳感器來獲取高敏感度磁測量值，同時(shí)避免來自大初級磁場的飽和且同時(shí)還避免由抵消體積中初級磁場的變化所致的所記錄磁場的顯著改變。
[0095]再次參考圖9，初級場是由用作發(fā)射器回路的外部回路1中的電流形成。外部回路1以盡可能剛性方式相對于抵消回路及調(diào)零區(qū)固持在適當(dāng)位置中，但由于其大半徑，因此與回路7的位置中的偏差相比，回路1的位置中的小偏差對本發(fā)明的性能較不重要。
[0096]圖10以截面圖圖解說明用具有不同半徑的同軸回路實(shí)施的抵消回路配置。在此實(shí)例中，亥姆霍茲回路(舉例來說，110及114)對連同單個(gè)共面抵消回路112卷繞在球形外殼100上。多個(gè)抵消回路110...114經(jīng)布置以使用類似于圖8及9中所圖解說明的偽亥姆霍茲類型的構(gòu)件來取消平行于回路的軸的區(qū)120中的初級場的分量。在本發(fā)明的此實(shí)施例中，可採用多個(gè)回路來實(shí)質(zhì)上抵消可比用較少抵消回路實(shí)現(xiàn)的抵消體積更大的區(qū)120中的初級場。
[0097]圖11圖解說明可從使用偽亥姆霍茲抵消的本發(fā)明的實(shí)施例獲得的效應(yīng)。此實(shí)施例如圖8及9中所圖解說明用兩個(gè)抵消回路實(shí)施。發(fā)射器回路為具有12.5米的半徑及10匝的實(shí)質(zhì)上圓形的。每一抵消回路為實(shí)質(zhì)上圓形的且以1.7956米的半徑卷繞有一匝，且從發(fā)射器回路的平面偏移達(dá)0.8922米。在當(dāng)前發(fā)明的此實(shí)施例中，初級場在+/-0.25米范圍內(nèi)經(jīng)取消以優(yōu)于1/10,000。
[0098]圖12圖解說明可從其中發(fā)射器回路為具有12.5米的半徑及10匝的實(shí)質(zhì)上圓形的偽亥姆霍茲實(shí)施例獲得的效應(yīng)。每一抵消回路為實(shí)質(zhì)上圓形的且卷繞有兩匝(具有3.7187米的半徑)，從發(fā)射器回路的平面偏移