CN103499795A - 一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪及其用途 - Google Patents

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张跃
林原
李攀攀
曹晨啸
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Abstract

本发明提供一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪，包括反馈绕组、线圈以及磁芯，所述多功能磁力仪设置有测量一个空间点的三个磁场分量的敏感轴，所述敏感轴采用X轴、Y轴、Z轴的三轴一体的细长空间结构，该细长结构可为一节Z轴，两节Z轴，三节Z轴或N节Z轴。所述反馈绕组采用亥姆霍兹线圈结构，所述反馈绕组包括中间的线圈以及内置的磁芯，本发明还提供了多功能磁力仪的用途。本发明的特点是：高的开环灵敏度，精确测量直流磁场，精确测量叠加在直流磁场中的微弱交流磁场，各个频率的交流磁场的幅值放大倍数相等，分时地工作于磁通门模式或搜索线圈模式。

Description

一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪及其用途
技术领域
本发明涉及磁力测量领域，特别是一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪及其用途。
背景技术
测量地磁场强度的磁力仪可分为绝对磁力仪和相对磁力仪两类。主要用途是进行磁异常数据采集以及测定岩石磁参数，从20世纪至今，磁力仪经历了从简单到复杂，机械原理到现代电子技术的发展过程。绝对磁力仪测定值的准确度由仪器本身确定，相对磁力仪测定值的准确度与绝对磁力仪比测后才能确定，并且存在探头开环灵敏度不高，分辨力不强，测量直流磁场和交流磁场相互干扰的问题。目前没有发现涉及一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪。
发明内容
本发明目的是在于提供一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪，解决三轴磁力仪探头开环灵敏度不高，分辨力不强，测量直流磁场和交流磁场相互干扰的问题。
为实现其目的，本发明提供了一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪，所述多功能磁力仪设置有测量一个空间点的三个磁场分量的敏感轴，所述敏感轴采用X轴、Y轴、Z轴的三轴一体的细长空间结构，该细长结构可为一节Z轴，两节Z轴，三节Z轴或N节Z轴，N为自然数，所述反馈绕组采用亥姆霍兹线圈结构，所述反馈绕组包括中间的线圈以及内置的磁芯。
反馈绕组采用亥姆霍兹线圈结构，既给磁通门用又给搜索线圈用，中间的线圈既当作磁通门式磁力仪的测量线圈又当搜索线圈式磁力仪的搜索线圈，内置的磁芯既当作磁通门开关磁芯，又当搜索线圈吸附导磁体，既可精确测量直流磁场又可精确测量叠加在强直流磁场中的微弱交流磁场，分辨力有效位数达到1/1000000。
进一步的，所述细长空间结构通过增加X轴、Y轴的匝横截面积和增大Z轴节数，通过Z轴增大匝数的办法提高开环灵敏度。
采用了X轴、Y轴、Z轴的三轴一体的细长结构，该细长结构可为一节Z轴，两节Z轴，三节Z轴或N节Z轴，细长空间中通过增加X轴、Y轴匝横截面积和增大Z轴节数，通过Z轴增大匝数的办法，实现高的开环灵敏度，最终实现提高磁通门式磁力仪分辨力和搜索线圈式磁力仪分辨力。
进一步的，所述多功能磁力仪还包括有多个磁通门传感器。
本发明还提供了一种的多功能磁力仪的用途，第一步，将所述多功能磁力仪的反馈绕组的中间的线圈作为磁通门式的测量线圈，所述内置的磁芯作为磁通门式开关磁芯，产生准确均匀的反馈磁场，实现精确的磁通门的测量，保证了对叠加在直流磁场上的微弱交流磁场的高分辨力，用于精确测量直流磁场；
第二步，将所述多功能磁力仪的反馈绕组的中间的线圈作为搜索线圈式的搜索线圈，所述内置的磁芯作为搜索线圈式吸附导磁体，反馈线圈产生准确均匀的反馈磁场，把微分变成比例，对各个频率的交流磁场的幅值放大倍数相等，对各个频率的交流磁场的幅值放大倍数相等，获得平坦的幅值频率特性，用于精确测量叠加在直流磁场中的微弱交流磁场；
第三步，所述多功能磁力仪分时地工作于磁通门模式或搜索线圈模式。
进一步的，所述多功能磁力仪能反映去掉直流磁场后的微弱交流磁场，能够放大到足够的幅值，用于A/D变换。
进一步的，所述叠加在直流磁场中的微弱交流磁场，采用磁通门模式下的反馈线圈电流、反馈线圈电流的微分以及反馈线圈电流的交流分量三种信号的时间互相关得到，并且所述叠加在直流磁场中的微弱交流磁场由搜索线圈模式下的闭环输出得到。
本发明的特点是：高的开环灵敏度，精确测量直流磁场，精确测量叠加在直流磁场中的微弱交流磁场，各个频率的交流磁场的幅值放大倍数相等，分时地工作于磁通门模式或搜索线圈模式。
附图说明
图1是本发明磁力仪示意图；
图2是本发明细长结构的磁力仪示意图；
图3是本发明磁力仪的磁通门式电路原理图；
图4是本发明磁力仪的搜索线圈式电路原理图；
1.磁芯2.X轴检测线圈3.Y轴检测线圈4.Z轴检测线圈5.X轴搜索线圈6.Y轴搜索线圈7.Z轴搜索线圈8.X轴反馈线圈9.Y轴反馈线圈10.Z轴反馈线圈
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的原理及优点作进一步阐述。
实施例1
一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪，反馈绕组采用亥姆霍兹线圈结构，既给磁通门用又给搜索线圈用，中间的线圈既当作磁通门式磁力仪的测量线圈又当搜索线圈式磁力仪的搜索线圈，内置的磁芯既当作磁通门开关磁芯，又当搜索线圈吸附导磁体，采用了X轴、Y轴、Z轴的三轴一体的细长结构，该细长结构可为一节Z轴，两节Z轴，三节Z轴或N节Z轴，细长空间中通过增加X轴、Y轴匝横截面积和增大Z轴节数，通过Z轴增大匝数的办法，实现高的开环灵敏度，最终实现提高磁通门式磁力仪分辨力和搜索线圈式磁力仪分辨力。
实施例2
一种的多功能磁力仪的用途，第一步，将所述多功能磁力仪的反馈绕组的中间的线圈作为磁通门式的测量线圈，所述内置的磁芯作为磁通门式开关磁芯，产生准确均匀的反馈磁场，实现精确的磁通门的测量，保证了对叠加在直流磁场上的微弱交流磁场的高分辨力，用于精确测量直流磁场；
第二步，将所述多功能磁力仪的反馈绕组的中间的线圈作为搜索线圈式的搜索线圈，所述内置的磁芯作为搜索线圈式吸附导磁体，反馈线圈产生准确均匀的反馈磁场，把微分变成比例，对各个频率的交流磁场的幅值放大倍数相等，对各个频率的交流磁场的幅值放大倍数相等，获得平坦的幅值频率特性，用于精确测量叠加在直流磁场中的微弱交流磁场；
第三步，所述多功能磁力仪分时地工作于磁通门模式或搜索线圈模式。
实施例3
在磁通门的工作状态下，产生准确均匀的反馈磁场，实现精确的磁通门的测量。在搜索线圈的工作状态下，反馈线圈产生精确均匀的反馈磁场，把微分变成比例，对各个频率的交流磁场的幅值放大倍数相等，获得平坦的幅值频率特性。能反映去掉直流磁场后的微弱交流磁场，可以放大到足够的幅值，用于A/D变换。叠加在直流磁场中的微弱交流磁场，用三种信号的时间互相关得到：磁通门模式下的反馈线圈电流、反馈线圈电流的微分、反馈线圈电流的交流分量。叠加在直流磁场中的微弱交流磁场，由搜索线圈模式下的闭环输出得到。
本发明的特点是：高的开环灵敏度，精确测量直流磁场，精确测量叠加在直流磁场中的微弱交流磁场，各个频率的交流磁场的幅值放大倍数相等，分时地工作于磁通门模式或搜索线圈模式。
需要说明的是，本发明的优选实施例，包括发明人用于实施本发明的已知最佳模式。优选实施例的变更对本领域普通技术人员而言在阅读上述说明后是显而易见的。发明人希望普通技术人员合理应用这样的变更，并且发明人认为与在此明确说明不同的应用也可以实现本发明。因此，本发明包括权利要求中所引用的主旨的所有修改及等效形式，这在适用的法律中是允许的。此外，上述要素的所有可能的变更的任何组合也被本发明所包含，除非在此另外指出或者在上下文中明显矛盾。

Claims (6)

1.一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪，包括反馈绕组、线圈以及磁芯，其特征在于：所述多功能磁力仪设置有测量一个空间点的三个磁场分量的敏感轴，所述敏感轴采用X轴、Y轴、Z轴的三轴一体的细长空间结构，该细长结构可为一节Z轴，两节Z轴，三节Z轴或N节Z轴，N为自然数，所述反馈绕组采用亥姆霍兹线圈结构，所述反馈绕组包括中间的线圈以及内置的磁芯。
2.根据权利要求1所述的一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪，其特征在于：所述细长空间结构通过增加X轴、Y轴的匝横截面积和增大Z轴节数，通过Z轴增大匝数的办法提高开环灵敏度。
3.根据权利要求1所述的一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪，其特征在于：所述多功能磁力仪还包括有多个磁通门传感器。
4.一种如权利要求1-3中任一项的多功能磁力仪的用途，其特征在于，
第一步，将所述多功能磁力仪的反馈绕组的中间的线圈作为磁通门式的测量线圈，所述内置的磁芯作为磁通门式开关磁芯，产生准确均匀的反馈磁场，实现精确的磁通门的测量，保证了对叠加在直流磁场上的微弱交流磁场的高分辨力，用于精确测量直流磁场；
第二步，将所述多功能磁力仪的反馈绕组的中间的线圈作为搜索线圈式的搜索线圈，所述内置的磁芯作为搜索线圈式吸附导磁体，反馈线圈产生准确均匀的反馈磁场，把微分变成比例，对各个频率的交流磁场的幅值放大倍数相等，对各个频率的交流磁场的幅值放大倍数相等，获得平坦的幅值频率特性，用于精确测量叠加在直流磁场中的微弱交流磁场；
第三步，所述多功能磁力仪分时地工作于磁通门模式或搜索线圈模式。
5.一种如权利要求4中所述的多功能磁力仪的用途，其特征在于，所述多功能磁力仪能反映去掉直流磁场后的微弱交流磁场，能够放大到足够的幅值，用于A/D变换。
6.一种如权利要求4中所述的多功能磁力仪的用途，其特征在于，所述叠加在直流磁场中的微弱交流磁场，采用磁通门模式下的反馈线圈电流、反馈线圈电流的微分以及反馈线圈电流的交流分量三种信号的时间互相关得到，并且所述叠加在直流磁场中的微弱交流磁场由搜索线圈模式下的闭环输出得到。
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