JOM-4型Overhauser磁力仪改进与指标研究

发布时间：2020-08-27 23:06

【摘要】：Overhauser质子磁力仪是一种基于电子顺磁共振(ESR)和核磁共振(NMR)原理制成的弱磁测量仪器。具有高灵敏度、低功耗、高采样率等特点,目前已经被广泛的应用于勘探矿物、地下埋藏物和管线探测、考古遗址绘图、铁磁物质识别、卫星测磁等领域。本课题组在JOM-3 Overhauser磁力仪的基础上,成功研制出JOM-4新一代Overhauser磁力仪。本文首先介绍了Overhauser磁力仪的研究意义和国内外发展现状,阐述了Overhauser磁力仪的工作原理、仪器的系统设计和仪器的主要指标。软件实现了RTC时间、时间设置和测量过程中时序控制。针对不同的测量环境,提出了4种调谐方式,并优化了自动搜索频率点个数,缩短了自动搜索调谐时间。设计并制作了在梯度线圈30cm×30cm×10cm的中心区域产生0-15000n T/m均匀梯度场装置,使用该装置研究并标定了JOM-4SF磁力仪的梯度容限值大于10000n T/m。使用野外测试数据研究了仪器的分辨率,得到JOM-4SF和JOM-4SFG的分辨率均小于0.01n T。提出了直接法和间接法来获得仪器灵敏度估计值,在不同电磁环境下对JOM-4系列仪器灵敏度进行了测量。估计结果表明在电磁环境干扰大的情况下,间接法可以准确的进行灵敏度估计。最终,用同步法获得JOM-4SF磁力仪的灵敏度为0.046n T@3s,用梯度法获得JOM-4SFG磁梯度仪的灵敏度为0.042n T@3s。使用产生不同场强的螺线管装置对JOM-4SF仪器的磁测范围进行了研究,测试结果表明仪器可在20000n T-120000n T场强范围内准确的获得磁场值。最后,对100mm迫击炮弹铸铁外壳进行了实测,测试结果表明,JOM-4SF磁力仪和JOM-4SFG磁梯度仪均能准确识别出迫击炮弹铸铁外壳位置。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P631.23
【图文】：

(a) JOM-4SF Overhauser 磁力仪 (b) JOM-4SFG Overhauser 磁梯度仪图 1.1 JOM-4 系列 Overhauser 磁力仪1.3 论文研究内容通过阅读 Overhauser 质子磁力仪相关文献，了解国内外磁力仪的发展现状，在深入学习、研究 JOM-3 Overhauser 质子磁力仪的基础上，对 JOM-4 磁力仪的硬件电路进行了小型化设计。在软件上实现 RTC 功能和测量过程钟循环时间的控制，提出并实现了满足不同测量环境的四种调谐模式。为了研究 JOM-4 磁力仪的梯度容限指标，设计、制作了在中心 30cm×30cm×10cm 矩形区域产生均匀梯度场装置。为了研究其灵敏度指标，提出了用直接测量法和间接测量法来表征磁力仪的灵敏度。在室外对仪器的分辨率、灵敏度、梯度容限、磁测范围等指标进行了实测，给出了相关指标值。最后，使用 JOM-4SF 磁力仪和 JOM-4SFG 磁梯度仪对 100mm 迫击炮弹铸铁外壳位置进行了标定。

第 2 章 Overhauser 磁力仪工作原理和系统设计 数字板采用 ARM+CPLD 的架构设计，其中 ARM 选用 S的 STM32F407ZGT6 芯片，主要完成测量时序控制、极化号控制、ADC 信号转换、数据存储等功能，CPLD 选用 A司生产的 EPM1270ATI144-10N 芯片，主要完成对模拟板返信号进行精准的数频。 电源板主要完成将电池输入的 12V 稳定的供给数字板、模显板并具有过压保护功能。 键显板由显示板和按键板两部分组成，主要完成人机交互板、模拟板进行小型化设计后的 JOM-4 Overhauser 磁力仪内示。

图 3.2 RTC 时钟显示界面成了 RTC 实时显示功能后，仪器需要设置当地的时体设置流程如图 3.3 所示，图中 offset 变量表示输ffer[]数组用来记录按键值，key 变量表示按键值，示函数，将按键值显示到指定位置。测量界面按键5系统时间设置界面按键‘C’是offset<13buffer[offset++]=key是按键‘0-9’是否

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本文编号：2806732