布置。本發(fā)明提供一種用于拖曳式AEM載體中的使用纜繩隔離器的懸置與振動隔離系統(tǒng)的裝備及方法。波爾策(Polzer)等人的美國專利20110175604中揭示優(yōu)選實施例可安裝于其中的載體的實例。美國專利20110175604提供一種用于將傳感器與載體交通工具的運動隔離的方法及裝置，其中著重于獲得低至大約3Hz的下限的低噪聲AEM數(shù)據(jù)。所述專利中的所揭示載體包括位于拖曳式空氣載運載體的上部部分中的拖曳框。有效負載懸置于拖曳框下方且在拖曳框下方于載體中的開放空間內(nèi)移動。由于所關注最低電磁獲取頻率是3Hz，因此本發(fā)明的優(yōu)選實施例中的懸置與隔離系統(tǒng)的諧振頻率以l/2Hz為目標。
[0074]本發(fā)明的優(yōu)選實施例包括一組實質(zhì)上垂直纜繩隔離器及一組實質(zhì)上水平纜繩隔離器10。實質(zhì)上垂直纜繩隔離器10必須支撐有效負載的重量，而且還必須將有效負載與系統(tǒng)的垂直加速隔離。實質(zhì)上水平纜繩隔離器僅需要將有效負載與水平加速隔離且不支撐顯著負載。在實際安裝中，實質(zhì)上“水平”懸置元件將一般處于淺但傾斜的角度且如此也將承受有效負載的一些重量。
[0075]圖1中描繪優(yōu)選實施例中的纜繩隔離器的機械系統(tǒng)。每一此類機械系統(tǒng)由一對完全相同空氣軸承氣缸A、行進器B、纜繩C及滑輪D組成。空氣軸承氣缸A及滑輪D牢固地安裝到剛性機架E。空氣軸承氣缸A經(jīng)由活塞頭K將推動力強加于活塞桿F上。活塞桿的終端(一端附接到活塞頭且另一端附接到行進器)使用鉸接球接頭端接?；钊^、活塞桿及行進器共同形成一致移動的行進組合件。為了維持集中于氣缸軸上的力，行進器的運動受線性軌道與托架系統(tǒng)約束。此系統(tǒng)包括由也牢固地安裝到機架E的一對精密研磨軸件M導引的兩個圓柱形空氣套管J?？諝馓坠芡ㄟ^行進器內(nèi)的歧管H進給，所述歧管通過單個端口G進給。行進器歧管經(jīng)由小的柔性螺旋形空氣管線(未展示)被供以經(jīng)加壓空氣。桿在行進器上的推動力通過活塞的對稱性且通過氣缸L和共同蓄能器與供應歧管的入口端口的共享而平衡。行進器的力對抗在以兩個氣缸軸之間的中間點為中心的點處附接到行進器B的纜繩C中的張力。纜繩C引導于氣缸之間及滑輪D上。來自多個隔離器的纜繩一致地用于將有效負載懸置及隔離。
[0076]所懸置負載可相對于在所述有效負載上方及圍繞所述有效負載固定的所述組纜繩隔離器移動是重要的。此意味著系統(tǒng)必須適應懸置纜繩相對于隔離器組合件的不同軌跡。為了適應此自由性同時使滑輪摩擦保持最小值，以一方式附接滑輪使得其可在與纜繩在滑輪與行進器之間的軌跡幾乎對準的軸上樞轉(zhuǎn)。
[0077]圖2中描述優(yōu)選實施例中的纜繩隔離器的氣動系統(tǒng)。氣動系統(tǒng)由受控制器22控制的壓力調(diào)節(jié)器21組成。空氣經(jīng)由將空氣緩沖貯存器24與蓄能器貯存器25分離的限流孔口 23進給到兩個纜繩隔離器氣缸A的入口端口。附接到行進器B的纜繩C將振動隔離力施加到有效負載30，行進器B附接到縱列活塞桿F (圖1及2)。范圍測量裝置26可用于確定活塞距其沖程的終端的距離，借此所述范圍可由控制器22記錄并處理以提供壓力控制以便維持中心在氣缸中的平均活塞位置。此控制可受比氣缸的諧振頻率的逆頻率長至少十倍的時間內(nèi)的平均范圍影響。
[0078]通過使蓄能器貯存器25的體積變化而調(diào)諧隔離器的諧振頻率?？卓?23必須足夠大以使得氣缸內(nèi)的空氣軸承的泄漏不在貯存器24與氣缸室A之間形成過度壓力降。緩沖貯存器24的體積被制成足夠大以使得在以諧振頻率的完全振蕩期間由氣缸室體積A的波動導致的其壓力波動為不顯著的。
[0079]優(yōu)選實施例包括其中使用比例積分-微分(PID)算法的控制器22。使用PID算法來提高或降低由壓力調(diào)節(jié)器設定的壓力以便將低通活塞位置維持于平衡點處?？蓪⑵胶恻c預設定為活塞行進范圍的中心以最大化沖程，或可基于來自其它裝置(例如附接到有效負載的加速度計)的輸入不斷修改平衡點。以此方式，可實現(xiàn)其它優(yōu)化行為，例如在載體姿態(tài)改變時使有效負載維持水平。
[0080]本發(fā)明的優(yōu)選實施例的目標是一種懸置與隔離系統(tǒng)。懸置與隔離系統(tǒng)包括一組的六個纜繩隔離器10，其懸置有效負載并將有效負載與載體的振動隔離。有效負載包括懸籃形40裝有儀器的平臺(“籃子”)?；@子40懸置于上部結構(“拖曳平臺”50)上。波爾策等人的美國專利US20110175604A1中詳細描述了整個載體(拖曳框及有效負載系統(tǒng))。然而，所述專利未規(guī)定本文中所揭示的籃子及有效負載的懸置與振動隔離的構件。
[0081]在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，懸置與隔離系統(tǒng)安裝于具有粗略半球形形式的所述拖曳平臺50(圖3)上。所述拖曳平臺50包括通過徑向柱53與對角撐54的系統(tǒng)鏈接到較大同軸基座環(huán)52的較小上部環(huán)51 (圖3)。拖曳平臺50經(jīng)由安裝于基座環(huán)52上的兩個軸60、60’附接到拖曳纜繩。本發(fā)明的懸置與隔離系統(tǒng)將籃子40懸置，且因此將裝有儀器的平臺與載體的振動隔尚。
[0082]在優(yōu)選實施例中，懸置與隔離系統(tǒng)包括兩種類型的六個纜繩隔離器10。纜繩隔離器10中的第一類型的三個纜繩隔離器在實質(zhì)上垂直方向上將力施加到有效負載。這些第一類型纜繩隔離器10 (其中滑輪D位于所述拖曳平臺50的上部環(huán)51附近)將大部分靜負載懸置且將有效負載與載體的垂直振動實質(zhì)上隔離。第二類型的三個纜繩隔離器10(其中滑輪D位于所述拖曳平臺50的基座環(huán)52附近)在實質(zhì)上徑向方向上施加力且因此將籃子40與載體的橫向振動隔離。盡管優(yōu)選實施例包括六個纜繩隔離器10，但八個隔離器10的對稱布置同等地可行。
[0083]圖4將懸置與隔離系統(tǒng)的各方面展示為示意性截面圖(圖4a)及平面圖(圖4b)。這些圖示意性地圖解說明籃子40、拖曳平臺50的上部環(huán)(51)及基座環(huán)(52)、纜繩隔離器10、滑輪D及穿過纜繩隔離器的滑輪延伸到籃子的纜繩C。圖4a的截面圖描繪兩個纜繩隔離器在位于截面S1-S2上的拖曳框上的安置。在圖4a的左側(cè)上，圖解說明提供水平(徑向)運動隔離的纜繩隔離器，其中其滑輪D位于拖曳平臺的下部部分附近。在圖4a的右側(cè)上，圖解說明其中其滑輪D位于拖曳平臺的上部部分附近因此提供懸置及垂直運動隔離的纜繩隔離器。在優(yōu)選實施例中，六個此類隔離器的作用圍繞拖曳平臺的圓周以60度間隔在垂直纜繩支撐與徑向纜繩支撐之間交替。圖4b中圖解說明總的六個此類纜繩隔離器圍繞拖曳框的安置。在懸置與隔離系統(tǒng)的優(yōu)選實施例中，每一類型的纜繩隔離器10圍繞拖曳平臺50的圓圈以120度間隔部署。通過使每一連續(xù)纜繩隔離器10的上下方向及因此相應滑輪D的位置顛倒，纜繩拉動的方向從基本上垂直交替改變?yōu)榛旧纤健?br>[0084]圖5展示其中其機架E與拖曳平臺分離的纜繩隔離器10。其按原本的樣子定位以經(jīng)由纜繩提供垂直有效負載支撐。在此定向上，空氣軸承氣缸A經(jīng)由活塞桿F協(xié)力地推動行進器B，借此拉動纜繩C且將有效負載抬高。行進器在通過空氣套管J潤滑的軸件M上滑動。
【主權項】
1.一種用于隔離載體與有效負載之間的振動的纜繩隔離器，其包括: a)多個氣動空氣軸承氣缸，其在構造上實質(zhì)上完全相同， b)行進器，其連接到所述空氣軸承氣缸的活塞桿的自由端，所述行進器及活塞桿構成行進組合件的部分， c)纜繩，其具有固定到所述行進器的第一端及固定到所述有效負載的第二端， d)滑輪，在其上牽引所述纜繩， e)線性軌道與托架系統(tǒng)，其導引所述行進組合件， f)機架，所述滑輪、所述氣動空氣軸承氣缸及所述軸件固定到所述機架， g)氣動系統(tǒng)， 其中:.所述機架牢固地安裝到所述載體的框架， 所述氣動空氣軸承氣缸中的每一者: 剛性地安裝到所述機架， 在共同對準方向上對準使得所述氣動空氣軸承氣缸的每一活塞推動以便在與所述纜繩的張力平衡時在所述行進器上產(chǎn)生零力矩；沿平行于所述共同對準方向的共同方向一致；且在將空氣壓力施加到所述空氣軸承氣缸的氣缸部分時， 所述氣動空氣軸承氣缸中的每一者的所述活塞桿在第一端處端接于所述行進器上且在第二端處端接于所述空氣軸承氣缸的活塞頭的中心上， 所述纜繩被從所述行進器沿平行于所述共同對準方向的方向且朝向所述空氣軸承氣缸牽引，以使得所述纜繩中的所述張力對抗由所述空氣軸承氣缸的所述活塞桿在所述行進器上施加的力， 所述