基于零磁环境张量式磁探测仪的研究

发布时间：2020-10-19 20:05

　　 磁异常探测受到越来越多的关注,在医疗研究、地球物理、军事工程等众多领域有着广泛的应用。随着磁异常探测得到越来越广泛的应用,如何提高磁探测仪的探测性能成为一种迫切的需求。张量式磁探测仪具有不受自身姿态干扰、能克服地磁场影响等优点,是目前的研究热点。磁探测方法的分析和张量梯度仪的标定是提升张量式磁探测仪探测性能研究的两个重要方面,针对磁探测方法传统分析和张量梯度仪传统标定方法存在的问题,本文开展的主要研究工作如下:首先,建立了多因素磁探测模型,为客观、全面地分析张量式磁探测仪的探测性能在多因素协同作用下的变化规律奠定了理论基础。针对传统磁探测模型忽略磁目标姿态和方向的问题,建立了“方向-姿态”球面模型。针对传统磁探测模型不够完整的问题,引入了磁矩、探测距离等9种影响因素,建立了多因素磁探测模型。其次,提出了一种基于磁屏蔽室和三轴线圈的新型标定方法,解决了传统标量标定法的标定精度受无磁转台和地磁场限制的问题,进一步完善了多因素磁探测模型。磁探测仿真的结果表明,相比传统标量标定法,新型标定方法的RMSE减少了44.60%,证明了新型标定方法可以进一步提升张量梯度仪的标定精度。再次,基于多因素磁探测模型,对磁探测方法进行了分析与计算。通过磁探测仿真,证明了磁探测方法传统分析的局限性;提出了磁探测方法盲区分布规律的计算方法,并计算了NARA法和Lv-STAR法的盲区分布规律;分析了NARA法和Lv-STAR法探测性能在多因素协同作用下的变化规律,得到了在不同工况下两种磁探测方法的探测范围、影响探测性能的主要因素及提升探测性能的方法,并证明了所提出的张量梯度仪新型标定方法可大幅度提升探测性能。最后,搭建了标定和磁探测的实验平台,对张量梯度仪新型标定方法和多因素磁探测模型的准确性和正确性进行了验证。张量梯度仪标定后,探测结果的RMSE减少了69.11%,证明了新型标定方法的可行性和有效性;基于多因素磁探测模型对实际磁探测进行模拟,实验结果和模拟实验结果的误差百分比不超过10.16%,证明了多因素磁探测模型的准确性;NARA法盲区分布规律的计算结果和实验结果是相符合的,证明了多因素磁探测模型的正确性。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM936
【部分图文】：

第七一零研究所的杨云借助三轴线圈与差进行了标定，如图 1-5 所示[43]。矢量向、准确的转台和设备的姿态，而且只能量标定法不仅需要昂贵的实验成本，而且的应用。

(2-球面网格剖分层数 N=5 和 N=10 时的球面网格 剖分图如图 2-4 所示。从图中可以看出，N 的值越大，网格剖分越均匀，但同时计算量也变大了。在球面剖分的均匀性不影响磁探测方法分析的情况下，可以选取最小的剖分层数来减少不必要的计算时间。

图 2-6 传感器理论坐标系与实际坐标系器存在不对准误差的理想输出，Bm表示际输出，bx、by、bz表示磁传感器三个的比例系数，则磁传感器自身误差的模( )r f f mB = A K B b
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本文编号：2847665