CN210605014U - 一种地磁全要素传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种地磁全要素传感器，包括：总场传感器、均匀磁场发生器、旋转底座和基座；均匀磁场发生器包括第一球体和第二球；所述第一球体和第二球体均内部中空，且同心设置；旋转底座为圆柱形筒体；一端相对的设置有第一连接杆和第二连接杆；第一连接杆和第二连接杆上均设有旋转孔；第一连接杆和第二连接杆之间设置有转动轴；转动轴一端插设在第一连接杆上的旋转孔内，另一端沿第一球体和第二球体的直径方向穿过第一球体和第二球体并插设在第二连接杆上的旋转孔内；总场传感器沿第二球体的直径方向设置于第二球体的圆心位置的转动轴上。本实用新型的有益效果是：本实用新型所提出的地磁全要素传感器能实现连续的高精度的地磁全要素测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及磁场测量领域，尤其涉及一种地磁全要素传感器。
背景技术
相对于传统的地磁总场观测和三分量观测，地磁全要素包含更多的磁场信息，能够准确的反映研究对象的特性。在实际应用中，需根据不同的场景选取合适的磁场参量。此外，地磁要素数据可用于地磁图的绘制、古地磁学的研究、空间天气的监测等。因此，高精度的地磁要素数据对探索地质构造及地球起源、建立全球磁场模型和研究宇宙空间至关重要。
对于目前来看，地磁传感器按照测量方式可以分为矢量传感器和总场传感器。矢量传感器主要分为三类：第一类是以磁通门传感器为代表，该类传感器体积较小，可以直接获取地磁三分量信息，但存在正交性误差、温漂和无法进行绝对观测等问题；第二类是磁通门传感器与经纬仪相结合的组合测量方式，该类磁力仪也称为DI仪，通过经纬仪的光学系统直接读取地磁倾角和偏角，但无法进行自动观测。第三类是总场传感器和亥姆霍兹线圈(磁场均匀发生器)相结合的组合测量方式，主要有FHD、三轴线圈法、ZHD等方法，这类传感器多用于地磁台站的观测，而在进行海洋，航空，以及陆地姿态变化情况下的测量因为姿态变化会导致其测量值的精确度出现问题，限制了其在海洋，航空，以及陆地姿态变化情况下的应用。因此，如何实现在姿态变化的情况下地磁全要素信息的高精度一体化测量成为实现有效测量的重点和难点。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种地磁全要素传感器；一种地磁全要素传感器，包括：总场传感器、均匀磁场发生器、旋转底座和基座；
所述均匀磁场发生器包括第一球体和第二球体；所述第一球体和所述第二球体均内部中空，且同心设置，所述第一球体的半径大于所述第二球体的半径，所述第二球体设置于所述第一球体内部；
所述旋转底座为圆柱形筒体；一端相对的设置有第一连接杆和第二连接杆；所述第一连接杆和所述第二连接杆上均设有旋转孔；所述第一连接杆和所述第二连接杆之间设置有转动轴；
所述转动轴一端插设在所述第一连接杆上的旋转孔内，另一端沿所述第一球体和所述第二球体的直径方向穿过所述第一球体和所述第二球体并插设在所述第二连接杆上的旋转孔内，所述第二球体与所述转动轴固定连接，所述第一球体由于重力作用，与所述转动轴相接触；旋转所述转动轴，带动所述第二球体一起转动，所述第一球体不转；
所述总场传感器沿所述第二球体的直径方向设置于所述第二球体的圆心位置的转动轴上；
所述基座为长方体形状，且在上表面设有与所述旋转底座相适应的圆形凹槽，所述旋转底座的未设有所述第一连接杆和所述第二连接杆的一端插设在所述圆形凹槽内，且可以在所述凹槽内旋转；沿着所述圆形凹槽转动所述旋转底座，带动所述第一球体一起转动；
所述第一球体由两个塑料的半球合并而成，且沿着两个半球的外表面设有第一均匀绕线，所述第二球体的外表面也设有第二均匀绕线，且所述第一均匀绕线的轴线与所述第二均匀绕线的轴线垂直正交。
进一步地，所述第一球体和所述第二球体上均设有接线孔，用于引出所述总场传感器的电源线和信号线。
进一步地，所述旋转底座上设有旋转把手，以便于旋转。
进一步地，所述第一均匀绕线和所述第二均匀绕线的材质均为铜。
进一步地，所述第一均匀绕线和所述总场传感器放置于磁子午面。
进一步地，所述旋转底座和所述基座均为铝合金材质。
进一步地，所述第一均匀绕线和所述第二均匀绕线上分别设有通电接口，用于分别向所述第一均匀绕线和所述第二均匀绕线内通入电流。
本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型所提出的地磁全要素传感器主要用于进行高精度地磁全要素的测量，目前大多数高精度地磁传感器都只能进行单一要素的测量，普通的全要素传感器则存在测量周期长的问题，而此全要素传感器则能实现连续的高精度的地磁全要素测量。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型实施例中一种地磁全要素传感器的装置图；
图2是本实用新型实施例中第一均匀绕线和第二均匀绕线的轴线示意图；
图3是本实用新型实施例中一种地磁全要素传感器姿态误差校正方法的流程图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
本实用新型的实施例提供了一种地磁全要素传感器。
请参考图1，图1是本实用新型实施例中一种地磁全要素传感器的装置图；包括：总场传感器1、均匀磁场发生器2、旋转底座3和基座4；
所述均匀磁场发生器2包括第一球体21和第二球体22；所述第一球体21和所述第二球体22均内部中空，且同心设置，所述第一球体21的半径大于所述第二球体22的半径，所述第二球体22设置于所述第一球体21内部；
所述旋转底座3为圆柱形筒体；一端相对的设置有第一连接杆31和第二连接杆32；所述第一连接杆31和所述第二连接杆32上均设有旋转孔；所述第一连接杆31和所述第二连接杆32之间设置有转动轴33；
所述转动轴33一端插设在所述第一连接杆31上的旋转孔内，另一端沿所述第一球体21和所述第二球体22的直径方向穿过所述第一球体21和所述第二球体22并插设在所述第二连接杆32上的旋转孔内，所述第二球体22与所述转动轴33固定连接，所述第一球体21由于重力作用，与所述转动轴33相接触；旋转所述转动轴33，带动所述第二球体22一起转动，所述第一球体21不转；
所述总场传感器1沿所述第二球体22的直径方向设置于所述第二球体22的圆心位置的转动轴33上；
所述基座4为长方体形状，且在上表面设有与所述旋转底座3相适应的圆形凹槽，所述旋转底座3的未设有所述第一连接杆31和所述第二连接杆32的一端插设在所述圆形凹槽内，且可以在所述凹槽内旋转；沿着所述圆形凹槽转动所述旋转底座3，带动所述第一球体21一起转动；
如图2所示，所述第一球体21由两个塑料的半球合并而成，且沿着两个半球的外表面设有第一均匀绕线，所述第二球体22的外表面也设有第二均匀绕线，且所述第一均匀绕线的轴线与所述第二均匀绕线的轴线垂直正交。
所述第一球体21和所述第二球体22上均设有接线孔，用于引出所述总场传感器1的电源线和信号线。
所述旋转底座3上设有旋转把手34，以便于旋转。
所述第一均匀绕线和所述第二均匀绕线的材质均为铜。
所述第一均匀绕线和所述总场传感器1放置于磁子午面。
所述旋转底座3和所述基座4均为铝合金材质。
所述基座4的未设有圆形凹槽的一面的四个顶角分别设有调平装置41，用于手动调平。
所述第一均匀绕线和所述第二均匀绕线上分别设有通电接口，用于分别向所述第一均匀绕线和所述第二均匀绕线内通入电流。
请参阅图3所述一种地磁全要素传感器的使用原理，具体包括以下步骤：
S1使用姿态传感器测量出所述地磁全要素传感器的姿态偏转角α，并使用所述总场传感器测量测量点的地磁场F；
S2依次向所述第一均匀绕线中分别通入大小相等、方向相反的电流，使用所述总场传感器分别测量偏转磁场FI+和FI-；
S3依次向所述第二均匀绕线中分别通入大小相等、方向相反的电流，使用所述总场传感器分别测量偏转磁场FD+和FD-；
S4根据俯仰偏转角α、地磁场F、偏转磁场FI+和FI-计算出磁倾角的变化量校正值ΔI′1，根据水平偏转角α、地磁场F、偏转磁场FD+和FD-计算出磁偏角的变化量校正值ΔD′1；
S5计算磁倾角校正值I和磁偏角校正值D，校正公式为I＝I0+ΔI′1，D＝D0+ΔD′1，I0为测量点的参考磁倾角，D0为测量点的参考磁偏角；
S6根据磁倾角校正值I和磁偏角校正值D计算出测量点的地磁全要素。
具体使用方法可参见专利：一种地磁全要素传感器姿态误差校正方法，申请号为201811348134.7。
本实用新型的有益效果是：本实用新型所提出的地磁全要素传感器主要用于进行高精度地磁全要素的测量，目前大多数高精度地磁传感器都只能进行单一要素的测量，普通的全要素传感器则存在测量周期长的问题，而此全要素传感器则能实现连续的高精度的地磁全要素测量。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种地磁全要素传感器，其特征在于：包括：总场传感器(1)、均匀磁场发生器(2)、旋转底座(3)和基座(4)；
所述均匀磁场发生器(2)包括第一球体(21)和第二球体(22)；所述第一球体(21)和所述第二球体(22)均内部中空，且同心设置，所述第一球体(21)的半径大于所述第二球体(22)的半径，所述第二球体(22)设置于所述第一球体(21)内部；
所述旋转底座(3)为圆柱形筒体；一端相对的设置有第一连接杆(31)和第二连接杆(32)；所述第一连接杆(31)和所述第二连接杆(32)上均设有旋转孔；所述第一连接杆(31)和所述第二连接杆(32)之间设置有转动轴(33)；
所述转动轴(33)一端插设在所述第一连接杆(31)上的旋转孔内，另一端沿所述第一球体(21)和所述第二球体(22)的直径方向穿过所述第一球体(21)和所述第二球体(22)并插设在所述第二连接杆(32)上的旋转孔内，所述第二球体(22)与所述转动轴(33)固定连接，所述第一球体(21)由于重力作用，与所述转动轴(33)相接触；旋转所述转动轴(33)，带动所述第二球体(22)一起转动，所述第一球体(21)不转；
所述总场传感器(1)沿所述第二球体(22)的直径方向设置于所述第二球体(22)的圆心位置的转动轴(33)上；
所述基座(4)为长方体形状，且在上表面设有与所述旋转底座（3）相适应的圆形凹槽，所述旋转底座(3)的未设有所述第一连接杆(31)和所述第二连接杆(32)的一端插设在所述圆形凹槽内，且可以在所述凹槽内旋转；沿着所述圆形凹槽转动所述旋转底座(3)，带动所述第一球体(21)一起转动；
所述第一球体(21)由两个塑料的半球合并而成，且沿着两个半球的外表面设有第一均匀绕线，所述第二球体(22)的外表面也设有第二均匀绕线，且所述第一均匀绕线的轴线与所述第二均匀绕线的轴线垂直正交。
2.如权利要求1所述的一种地磁全要素传感器，其特征在于：所述第一球体(21)和所述第二球体(22)上均设有接线孔，用于引出所述总场传感器(1)的电源线和信号线。
3.如权利要求1所述的一种地磁全要素传感器，其特征在于：所述旋转底座(3)上设有旋转把手(34)，以便于旋转。
4.如权利要求1所述的一种地磁全要素传感器，其特征在于：所述第一均匀绕线和所述第二均匀绕线的材质均为铜。
5.如权利要求1所述的一种地磁全要素传感器，其特征在于：所述第一均匀绕线和所述总场传感器(1)放置于磁子午面。
6.如权利要求1所述的一种地磁全要素传感器，其特征在于：所述旋转底座(3)和所述基座(4)均为铝合金材质。
7.如权利要求1所述的一种地磁全要素传感器，其特征在于：所述第一均匀绕线和所述第二均匀绕线上分别设有通电接口，用于分别向所述第一均匀绕线和所述第二均匀绕线内通入电流。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116500693A (zh) * | 2022-11-03 | 2023-07-28 | 自然资源部第二海洋研究所 | 一种高分辨率海洋磁力的近底精密探测装置与精校准方法 |
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2019
- 2019-08-08 CN CN201921276723.9U patent/CN210605014U/zh active Active
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