CN201352262Y - 磁异常探测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种磁异常探测系统，包括：三轴超导量子干涉器子系统；驱动电路，与所述三轴超导量子干涉器子系统相连接；标量补偿装置，与所述驱动电路相连接，用于合成所述三轴超导量子干涉器子系统的测量结果；矢量补偿装置，与所述标量补偿装置相连接，用于对所述经过标量补偿的测量结果进行适量补偿。还包括：平台噪声补偿装置，与所述矢量补偿装置相连接，用于噪声补偿。所述三轴超导量子干涉器子系统为低温超导Ni膜直流超导量子干涉器磁强计。所述驱动电路具体为高转换速度的驱动电路。所述三轴超导量子干涉器子系统至于杜瓦中。杜瓦的材质为有机玻璃。杜瓦内装有液氦。因此，本实用新型的磁异常探测系统测量具体远，并且探测结果准确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁异常探测系统，尤其是一种基于高温超导量子干涉器的磁异常探测系统。
背景技术
航空磁测(Airborne Magnetometry)是一种由于探测潜水艇的需要而发展起来的。用于普查石油和天然气以及其他矿产，在地质调查、矿产普查和地球科学研究工作中发挥着重要的作用，是航空地球物理的一种主要的方法。最初采用磁通闸门磁力仪探测潜水艇。直到现在，航空磁测是探测潜水艇的重要方法之一，磁异常探测MAD(Magnetic Anomaly Detection，MAD)系统是必备的装置。磁力异常探测仪(Magnetic Anomaly Detector，MAD)即磁力仪就是地质勘探中的航空磁力仪。
因此研究和开发先进的MAD仪器，使探测距离更远，探测结果更准确可靠，是当前MAD的研究目标，也是推动航空磁测技术向前发展的一股动力。对于地质勘探来说，使用先进的MAD仪器，可以探测得更深、更精细。
发明内容
本发明的目的是针对现有的磁异常探测系统的缺陷，提供一种测量具体远，并且探测结果准确可靠的磁异常探测系统。
为实现上述目的，本发明提供了一种磁异常探测系统，包括：
三轴超导量子干涉器子系统，用于采集磁信号；
驱动电路，与所述三轴超导量子干涉器子系统相连接；
标量补偿装置，与所述驱动电路相连接，用于合成所述三轴超导量子干涉器子系统的测量结果；
矢量补偿装置，与所述标量补偿装置相连接，用于对所述经过标量补偿的测量结果进行适量补偿。
还包括：平台噪声补偿装置，与所述矢量补偿装置相连接，用于噪声补偿。所述三轴超导量子干涉器子系统为低温超导Ni膜直流超导量子干涉器磁强计。所述驱动电路具体为高转换速度的驱动电路。所述三轴超导量子干涉器子系统至于杜瓦中。所述杜瓦的材质为有机玻璃。所述杜瓦内装有液氦。
因此，本发明的磁异常探测系统测量具体远，并且探测结果准确可靠。
附图说明
图1为本发明磁异常探测系统的结构示意图。
图2为本发明磁异常探测系统的三轴超导量子干涉器子系统SQUID探头和驱动电路(磁通锁定环电路)的示意图。
图3为本发明磁异常探测系统的矢量补偿示意图之一。
图4为本发明磁异常探测系统的矢量补偿示意图之二。
图5为本发明磁异常探测系统的标量补偿示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
基于现代高温超导量子干涉器(Superconducting QUantum InterferencecDevice，SQUID)的发展，不仅能够非常精确地测量电磁场并具有很宽的动态范围，而且探测器可以设计得非常精巧，在磁场测量中以其微型化、超高灵敏度和高精度。这就促进了SQUID技术的应用，包括地表、井中、航空的地球物理测量和潜艇探测中的应用。
如图1所示，为本发明磁异常探测系统的结构示意图，包括：三轴超导量子干涉器子系统1，用于测量磁信号；驱动电路2，与三轴超导量子干涉器子系统1相连接；标量补偿装置3，与驱动电路2相连接，用于合成三轴超导量子干涉器子系统1的测量结果；矢量补偿装置4，与标量补偿装置3相连接，用于对经过标量补偿的测量结果进行适量补偿；还包括一个平台噪声补偿装置5，与矢量补偿装置4相连接，用于噪声补偿。
三轴超导量子干涉器子系统1可以为低温超导Ni膜直流超导量子干涉器磁强计。而驱动电路可以具体为高转换速度的驱动电路，速度达到37000nT/s，以适用每个轴矢量的振动。
三轴超导量子干涉器子系统至于杜瓦中，杜瓦设计成横式的，重量大约12Kg，体积小以适用放在移动平台的测量伸杆上，杜瓦采用无磁有机玻璃制作，杜瓦可装4升液氦工作5小时，三轴超导量子干涉器子系统直接泡在液氦当中。
三轴超导量子干涉器子系统1采用3个SQUID分别测量X、Y、Z方向上的磁场，每个SQUID都对应一个磁通锁定环电路，从磁通锁定环出来的信号经过矢量补偿，增大SQUID的动态范围。然后再经过标量补偿，合成总场，最后通过平台噪声补偿，减少平台噪声对SQUID的影响。
图2为本发明磁异常探测系统的三轴超导量子干涉器子系统SQUID探头和驱动电路(磁通锁定环电路)的示意图，它采用自动补偿的方法来测定磁场，当待测磁场从零增大到B时，超导干涉器(SQUID)经过前放、乘法器、积分器向调制反馈线圈产生等量的磁通，抵消原来的磁通，使量子干涉器内的磁通保持不变。由于磁通锁定环输出的V-Φ特性在一个周期内是单值的，在它上面加上一个磁通锁定环计数值，如图3所示，为本发明磁异常探测系统的矢量补偿示意图之一，未进行矢量补偿时，实线表示的是SQUID输出量，中间的虚线短表示磁通锁定环输出的量，下面的虚线表示磁通锁定环的计数值，如图4所示，为本发明磁异常探测系统的矢量补偿示意图之二，为进行适量补偿以后的示意图，矢量补偿后V-Φ特性在多个周期上都为单值。采用本发明能提SQUID的精度、动态范围。
标量补偿涉及到由三个矢量磁场计算出旋转不变的标量磁场的过程，这使SQUID能够在相对于地磁场移动的平台上工作，克服平台移动噪声。如图5所示，为本发明磁异常探测系统的标量补偿示意图，对于标量补偿，SQUID的V-Φ初始锁定值不知道，必须估测它的大小；并且通过3个正交的SQUID采集来的矢量场精确计算标量场，这三个矢量场都含有增益，这些增益必须修正；由于不可能使三个SQUID完全正交，为了精确计算标量场，必须采取修正。再标量补偿中，我们首先假设地磁场的绝对值是常量，通过旋转3轴SQUID推算出决定它性能的参量。
采用矢量补偿装置使本系统的动态范围足够大，以适用没有磁屏蔽环境的工作。采用标量补偿装置合成正交三轴SQUID的输出结果，克服移动噪声。
因此，本发明的磁异常探测系统测量具体远，并且探测结果准确可靠。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1、一种磁异常探测系统，其特征在于包括：
三轴超导量子干涉器子系统，用于采集磁信号；
驱动电路，与所述三轴超导量子干涉器子系统相连接；
标量补偿装置，与所述驱动电路相连接，用于合成所述三轴超导量子干涉器子系统的测量结果；
矢量补偿装置，与所述标量补偿装置相连接，用于对所述经过标量补偿的测量结果进行适量补偿。
2、根据权利要求1所述的磁异常探测系统，其特征在于还包括：平台噪声补偿装置，与所述矢量补偿装置相连接，用于噪声补偿。
3、根据权利要求1所述的磁异常探测系统，其特征在于所述三轴超导量子干涉器子系统为低温超导Ni膜直流超导量子干涉器磁强计。
4、根据权利要求1所述的磁异常探测系统，其特征在于所述驱动电路具体为高转换速度的驱动电路。
5、根据权利要求1所述的磁异常探测系统，其特征在于所述三轴超导量子干涉器子系统至于杜瓦中。
6、根据权利要求5所述的磁异常探测系统，其特征在于所述杜瓦的材质为有机玻璃。
7、根据权利要求5或6所述的磁异常探测系统，其特征在于所述杜瓦内装有液氦。
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|---|---|---|---|---|
| CN101477211B (zh) * | 2009-01-22 | 2012-08-22 | 北京老村科技发展有限公司 | 磁异常探测系统 |
| CN103901362A (zh) * | 2014-04-09 | 2014-07-02 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 基于多通道squid磁传感器的三轴磁探测模块 |
| CN105759320A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-07-13 | 周丹 | 一种设有磁场强度探测器的井下矿产探测器 |
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2009
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