JOM-2 Overhauser磁力仪系统设计

发布时间：2017-07-28 11:32

  本文关键词：JOM-2 Overhauser磁力仪系统设计

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【摘要】：Overhauser磁力仪是基于Overhauser效应的静磁测量仪器。它有体积小,功耗低、灵敏度高等特点,广泛应用在考古探测、矿产资源探测、油气盆地构造探测、工程环境勘探、地震和火山喷发预测、物体磁性测量和地下埋葬物探测等领域。探头自由基溶液中的未配对价电子在高频激励下顺磁共振,电子带动原子核,产生核磁共振。通过直流极化模块给探头提供外加磁场,使合磁矩方向与地磁场产生一定夹角,然后迅速关断外加磁场,使原子核绕环境磁场方向做拉莫尔进动。通过探头线圈感应拉莫尔信号,就可以得到地磁感应强度。本文首先介绍了Overhauser磁力仪研究意义和国内外进展情况,并阐述了其工作原理和架构设计。通过阅读相关文献和调试实际电路,制定了自主研发的JOM-2 Overhauser磁力仪系统架构、硬件电路结构和软件构架。同时,本文给出了影响磁力仪灵敏度的一些参数和方法,研究了传感器噪声组成部分、信噪比、以及极化电路对仪器信号大小的影响。最后,成功调试系统各功能模块,集成了磁力仪系统并研制出了JOM-2样机。测量结果表明,该样机可以实现自动配谐、信号采集、测量频率、数据存储、数据传输、波形显示等基本功能。从野外测量实验结果可以看出,JOM-2Overhauser磁力仪整体功能正常稳定,磁场测量数据准确可靠。将JOM-2磁力仪与GSM-19磁力仪做对比测试,以GSM-19测量值做真值相减来滤除环境影响,得到了JOM-2磁力灵敏度为0.085nT。在标准的JOM-2磁力仪基础上,研制出了磁力梯度仪,通过野外测试得到梯度仪灵敏度为0.059nT。
【关键词】：Overhauser 拉莫尔 磁力仪 灵敏度 信噪比
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH76
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 研究的背景及意义9-10
• 1.2 国内外发展状况10-11
• 1.3 论文研究内容11-12
• 1.4 论文结构安排12-13
• 第2章 Overhauser磁力仪工作原理和系统组成13-18
• 2.1 概述13
• 2.2 Overhauser磁力仪工作原理13-15
• 2.3 Overhauser磁力仪系统设计15-17
• 2.4 影响Overhauser磁力仪性能的关键点17-18
• 第3章 JOM-2磁力仪系统电路设计18-35
• 3.1 极化电路设计18-19
• 3.2 配谐电路设计19-21
• 3.3 前置放大电路设计21-24
• 3.4 后置放大电路设计24-25
• 3.5 峰值检测电路设计25-26
• 3.6 整形电路设计26-27
• 3.7 信号采集电路设计27-28
• 3.8 主控模块设计28-32
• 3.9 数据存储模块设计32-33
• 3.10 数据传输模块设计33
• 3.11 按键显示模块设计33-35
• 第4章 JOM-2磁力仪系统功能描述与软件设计35-39
• 4.1 JOM-2磁力仪系统功能描述35-37
• 4.2 JOM-2磁力仪系统软件设计37-39
• 第5章 信号与噪声的理论研究和相关实验39-46
• 5.1 传感器噪声分析39-44
• 5.2 极化电路对信号强度的影响44-46
• 第6章 JOM-2磁力仪性能研究与测试结果分析46-52
• 6.1 磁力仪灵敏度研究46-47
• 6.2 JOM-2磁力仪与GSM-19对比实验47-48
• 6.3 JOM-2磁力梯度仪实验48-52
• 第7章 总结和展望52-54
• 7.1 主要研究工作52
• 7.2 展望52-54
• 参考文献54-56
• 作者简介及科研成果56-57
• 致谢57

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本文编号：583868