基于磁通门的地面三分量磁日变测量装置研究

发布时间：2023-03-04 20:34

　　航空磁测作为一种重要的地球物理勘探手段,具有探测效率高、适应地形能力强等特点。与传统的总场和总场梯度测量相比,航空三分量磁测可以获取更加丰富的磁场信息,有利于对磁异常进行定性分析和定量解释。然而,由于地磁场随时间和位置变化所产生的磁日变对三分量磁测数据质量的影响不可忽略,因此消除磁日变的影响是提高航空磁测精度的重要环节。我国地磁台站数量少,分布不均,若采用地磁台站测量的磁日变信息进行航空三分量补偿,精度较低。为了获取高精度的地磁日变化信息,本文基于磁通门传感器和差分GPS方位角测量方法,设计了一种地面三分量磁日变测量装置。本文首先介绍了磁日变起源,地磁场七要素及其相互转换关系,分析了基于磁通门传感器的磁日变观测原理,并基于此原理提出了利用差分GPS技术寻找地理北实现磁通门三轴定向的方法。由于磁通门磁轴与望远镜光轴不严格平行存在定向误差,对三轴定向方法进行了优化设计。理论分析了整个观测过程可能带来的误差,通过正倒镜观测法和增大测点到标志物距离等措施减小误差。根据磁通门传感器的工作原理及信号输出特性,设计了低噪声信号采集模块硬件电路模块,包括信号调理电路、模数转换电路、主控制器电路、存储、...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文研究内容及结构安排
第2章 基于磁通门的地面三分量磁日变测量原理
    2.1 磁日变测量理论基础
        2.1.1 日变场的起源
        2.1.2 地磁场要素
        2.1.3 磁日变观测原理
    2.2 总体方案设计
    2.3 本章小结
第3章 磁通门三轴定向方法
    3.1 磁通门传感器三轴定向方法研究
        3.1.1 磁通门传感器调水平
        3.1.2 磁通门传感器三轴定向
    3.2 基于差分GPS的寻北方法
    3.3 测量误差分析
        3.3.1 无磁经纬仪自身误差
        3.3.2 观测误差
        3.3.3 方位角测量误差
    3.4 本章小结
第4章 磁日变测量装置信号采集模块设计
    4.1 信号采集模块总体设计
    4.2 信号调理电路设计
        4.2.1 电压匹配电路设计
        4.2.2 单端转差分电路设计
    4.3 主控与数据采集电路设计
        4.3.1 MCU最小系统设计
        4.3.2 数据存储和显示
        4.3.3 串口通信电路
        4.3.4 AD转换模块
    4.4 电源模块设计
    4.5 本章小结
第5章 系统软件设计
    5.1 系统软件总体设计
    5.2 下位机软件设计
        5.2.1 SPI通信协议
        5.2.2 ADS131A04 模块软件设计
    5.3 上位机软件设计
        5.3.1 人机交互设计
        5.3.2 GPS数据处理设计
    5.4 本章小结
第6章 磁日变测量装置性能测试与野外实验
    6.1 测试环境及测试设备
    6.2 信号采集模块整体性能测试
        6.2.1 系统测试实物
        6.2.2 采集模块线性度校正
        6.2.3 ADS131A04 噪声测试
    6.3 磁通门非线性校正
    6.4 野外磁日变对比测试
    6.5 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 工作展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢



本文编号：3754956