水下三分量磁力梯度探测系统设计与实现

发布时间：2020-07-04 05:25

【摘要】：磁法勘探主要是利用物质之间的磁性差异来实现磁异常的定位和成分研究,可以提高人们对地球的认知,发现地球种种自然现象本身的起因。磁力梯度测量是随着磁法勘探技术的应用而发展起来的一种技术,能获得更多反映磁异常场的特征与细节信息。水下三分量磁力梯度探测系统在大洋科考、近海工程、海防等方面有重要的作用。本文开始介绍了课题的来源,接着以课题的研究背景、课题意义、国内外的研究现状及发展趋势为出发点,详尽地论述了本课题的研究内容和要达到的主要目标。磁传感器作为水下三分量磁力梯度探测系统的主要构成部分,在本文中对其进行了分类并简单介绍了工作机制,同时分析了三分量磁力梯度探测系统的磁力输出模型,并推导了相应的校正方法。本文的主要工作有:三分量磁力梯度探测机制的研究、磁力梯度探测系统的设计、不同条件下的系统测试以及磁力梯度校正算法的设计与实现。三分量磁力梯度探测机制首先对磁传感器和数据传输协议进行了选择。接着介绍了磁法勘探原理和磁力梯度测量原理。最后根据工程应用的实际,对系统误差及其校正模型进行了分析。磁力梯度探测系统的设计主要包括系统硬件设计和软件设计。硬件设计包括电源电路、信号调理电路、网络接口电路等;软件设计包括下位机程序设计、调试监控软件的设计。下位机程序包括微处理器资源配置,高精度实时时钟的实现、数据采集转换程序实现等。本系统的测试主要由三部分组成。先通过功能测试检验系统的功能和模块的稳定性,再通过地磁台站的对比测试验证测试数据的正确性。最后,现场测试的主要目的是验证系统对磁力梯度异常的反应情况。本文介绍了粒子群算法、遗传算法和两者混合算法、最小二乘法和有关船磁效应的理论。然后本文提取了现场测试后的原始数据,实现混合算法并对测试数据进行了自校正。自校正后,再使用最小二乘法进行互校正。最后,分析去除船磁效应后的结果以验证系统磁力梯度校正模型的正确性和校正算法的有效性。在文章的最后,总结了本课题已经完成的工作并分析了当前工作的一些不足之处,为课题的进一步深入研究奠定了一定基础,并展望了水下三分量磁力梯度探测的研究趋势。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P631.23
【图文】：

示意图,观测网,三分量,示意图

图 1.1 海底三分量磁力梯度观测网示意图外研究现状和发展趋势外水下三分量磁力梯度探测技术研究概况来，磁力梯度测量作为磁法勘探的一次重大突破，在有关海洋的各应用和较大的推广，越来越成为国内外工程师研发的重点。有关磁力梯度系统的研国家开始得相对较早，功能完善的磁力梯度探测系统已被应用于具体工程果。0 年，澳大利亚 Keenan 等人提出了一种长基线片式磁力梯度测量系统[4]。统由六个磁力计和梯度计构成，并将所有传感器安装在六角形锥面上，锥 1.2(b)为磁梯度测量系统被封装在一个舱体中，被船只拖曳着进行磁力梯度

磁梯度,澳大利亚,测量系统

图中节点即为三分量磁力梯度探测系统。图 1.1 海底三分量磁力梯度观测网示意图1.2 国内外研究现状和发展趋势1.2.1 国外水下三分量磁力梯度探测技术研究概况近年来，磁力梯度测量作为磁法勘探的一次重大突破，在有关海洋的各应用和研究领域中得到了较大的推广，越来越成为国内外工程师研发的重点。有关磁力梯度系统的研制工作，国外一些国家开始得相对较早，功能完善的磁力梯度探测系统已被应用于具体工程，并取得了一定成果。2010 年，澳大利亚 Keenan 等人提出了一种长基线片式磁力梯度测量系统[4]。如图 1.2(a)所示该系统由六个磁力计和梯度计构成，并将所有传感器安装在六角形锥面上，锥面的倾角为 27 ，图 1.2(b)为磁梯度测量系统被封装在一个舱体中，被船只拖曳着进行磁力梯度测量[5]。(a)六角锥形磁梯度张量系统结构图 (b)船只拖曳舱体进行水下探测图图 1.2 澳大利亚磁梯度测量系统美国 IBM 托马斯沃森研究中心使用带有亥姆霍兹线圈的磁通门探头研制出了三传感器

【相似文献】