航磁三分量探测系统研究

发布时间：2017-05-11 17:08

  本文关键词：航磁三分量探测系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：航空磁测通过飞行器上搭载磁测仪器对磁性矿产资源引起的地磁场微弱变化进行测量,通过信息处理技术了解地下矿体的空间分布,能够对磁性矿产资源及其分布概况进行快速评估,是进行资源普查和筛选找矿靶区的重要手段之一。随着磁法勘探理论和方法的不断发展,需要获取更多的地磁场信息以提高地下矿体的探测分辨率和定位精度,从而推动航空磁测技术由原来的总场强度测量转变为总场梯度测量,然后到现在的矢量(三分量)测量和全张量多参数测量。然而,我国航空磁测工作目前主要还是利用光累磁力仪、质子磁力仪或Overhauser磁力仪等进行总场或总场梯度等标量参数的测量。与之相比,矢量磁测以其可同时获取地磁场模量大小和方向信息,有效减少反演中的多解性,有助于对磁性体的定性和定量解释,提高地下矿体探测分辨率和定位精度等优点,越来越受到地球物理学家们的关注。基于此,本文采用三分量磁通口磁力仪和INS/GPS捷联式愤性导航系统对航磁三分量磁测技术进行研究。通过H分量测量理论分析,设计了航空三分量探测系统,研制了航空三分量磁通口磁力仪,并结合高精度惯性导航系统工作原理,研制了配套的同步数据采集系统,保证了磁测数据和姿态数据的最佳耦合,研制了主测控系统和上位机软件,并针对三分量磁探头正交度问题开展了测试和校正方法的研究以提离三分量测量精度,研究了三分量姿态校正算法,进行了系统的室内测试和标定工作,并在野外进行了磁力仪对比和实际探测实验,验证了系统性能,达到了研究目的。本文是在国家863计划重大项目《航空地球物理勘查技术系统》子课题"航磁矢量分量)测量关键技术研究及样化研制"资助下进行的研究,开展的航磁兰分量探测系统研制及关键技术的研究,为我国未来开展航磁兰分量的实际飞行测量工作奠定了理论和技术基础。
【关键词】：航磁三分量磁测系统 磁通门磁力仪 INS/GPS捷联式惯性导航系统 正交度校正 姿态校正 室内测试与标定 野外实验
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P631.222
【目录】：

• 内容提要4-5
• 摘要5-8
• ABSTRACT8-15
• 第1章 绪论15-23
• 1.1 课题研究背景15-16
• 1.2 国内外研究现状16-21
• 1.2.1 国内研究现状16-17
• 1.2.2 国外研究现状17-21
• 1.3 本文研究目的及意义21-22
• 1.4 本文研究内容及组织结构22-23
• 1.4.1 本文研究内容22
• 1.4.2 本文组织结构22-23
• 第2章 航磁三分量测量原理及系统组成23-31
• 2.1 三分量磁测理论23-24
• 2.1.1 三分量磁测原理23-24
• 2.1.2 三分量磁测误差分析24
• 2.2 航磁三分量探测系统工作原理24-29
• 2.2.1 磁通门工作原理24-28
• 2.2.2 INS/GPS捷联式惯性导航系统原理28
• 2.2.3 磁通门式航磁三分量测量方法28-29
• 2.3 航磁三分量探测系统组成及研究重点29-30
• 2.3.1 航磁三分量探测系统组成29
• 2.3.2 航磁三分量磁测系统研究重点29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 航空三分量磁力仪研究31-55
• 3.1 三分量磁通门传感器研制31-35
• 3.1.1 三分量磁通门传感器设计要点31-33
• 3.1.2 磁通门传感器性能指标要求33
• 3.1.3 磁通门传感器磁芯结构设计33-34
• 3.1.4 磁芯材料选择34
• 3.1.5 三分量磁通门传感器组装34-35
• 3.2 三分量磁力仪硬件电路设计35-43
• 3.2.1 硬件电路总体设计35-36
• 3.2.2 传感器驱动电路36-37
• 3.2.3 模拟处理电路37-43
• 3.3 基于锁相放大技术的磁通门传感器信号处理43-47
• 3.3.1 锁相放大器基本原理43-44
• 3.3.2 信号相关原理44-46
• 3.3.3 开关相敏检波46-47
• 3.4 闭环回路分析与动态响应补偿47-54
• 3.4.1 前向通道47-50
• 3.4.2 反馈环节50-51
• 3.4.3 建模与仿真51-52
• 3.4.4 动态响应补偿52-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第4章 三分量磁传感器正交度校正研究55-65
• 4.1 三分量磁传感器转向差及正交度测试55-56
• 4.1.1 转向差成因55
• 4.1.2 正交度测试55-56
• 4.2 正交度校正方法56-64
• 4.2.1 正交度修正方法正演56-61
• 4.2.2 正交度校正方法反演与校正效果61-63
• 4.2.3 正交度校正效果63-64
• 4.3 本章小结64-65
• 第5章 航磁三分量探测系统姿态校正研究65-83
• 5.1 姿态测量系统组成65-69
• 5.1.1 IPAS20系统简介65-67
• 5.1.2 姿态测量系统接口设计67-69
• 5.2 系统姿态校正方法分析69-74
• 5.2.1 坐标体系69-71
• 5.2.2 坐标体系变换71-74
• 5.3 姿态校正实验系统设计74-76
• 5.4 软件设计76-82
• 5.4.1 软件总体结构设计76-77
• 5.4.2 软件子模块及功能描述77-81
• 5.4.3 软件测试81-82
• 5.5 本章小结82-83
• 第6章 系统性能测试与野外实验83-100
• 6.1 测试和标定平台构建83-85
• 6.2 系统性能测试85-93
• 6.2.1 三分量磁测系统组装85
• 6.2.2 三分量磁力仪静噪水平测试85-88
• 6.2.3 三通道一致性测试88-91
• 6.2.4 时间漂移测试91
• 6.2.5 温度漂移测试91-93
• 6.3 野外实验93-99
• 6.3.1 组合导航系统测试93-96
• 6.3.2 仪器总场对比实验96-97
• 6.3.3 磁异常体三分量探测实验97-99
• 6.4 本章小结99-100
• 第7章 总结与展望100-103
• 7.1 主要研究工作及成果100-101
• 7.2 本文创新点101-102
• 7.3 进一步研究工作102-103
• 参考文献103-110
• 攻读学位期间发表的学术论文与取得的科研成果110-112
• A 发表及录用论文110
• B 申请专利110
• C 参与的项目110-111
• D 获奖111-112
• 致谢112

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 线纪安;航空物探的技术现状及其应用[J];地质找矿论丛;2003年S1期

2 马慧明;焦国太;;磁通门探头设计及改进研究[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2008年03期

3 郑全库;;高精度磁法在多金属矿产勘探中的应用[J];科学技术与工程;2009年09期

4 张洪瑞;范正国;;2000年来西方国家航空物探技术的若干进展[J];物探与化探;2007年01期

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本文编号：357682