基于磁通门的航空磁梯度张量系统研究

【类型】学位论文

【作者】李光 

【关键词】 航空磁测 磁通门 磁梯度张量 张量仪

【摘要】磁梯度张量为磁场的三个分量沿正交坐标系的空间变化率，具有九个分量，由于其所包含的信息较多，具有传统磁法勘探所不具有的优点，广泛应用于矿产普查、地质调查和军事等方面，具有良好的发展潜力，目前德国、美国、澳大利亚等国对磁梯度张量仪器系统的研制工作已经开展，并进行了大量的野外试验，取得了一定的成果。航空磁梯度张量技术属于西方国家限制出口的尖端技术，尽管国内目前在航空磁梯度张量探测的数据处理及解释研究方面已经有了一定的储备，而对磁梯度张量仪器系统的研究则基本上处于空白，因此研制我国自主设计的磁梯度张量仪器系统具有重要的意义。论文的研究内容是设计出基于磁通门的航空磁梯度张量仪器系统，以下对组成仪器系统的硬件及软件模块进行介绍。磁梯度张量仪器系统硬件部分由电源模块、基于磁通门的“十字形”磁梯度张量探头、针对张量探头进行反馈的球形线圈及其相应的反馈电路组成的反馈模块、基于IG-500N的组合导航模块、基于NI公司CompactRIO（CRIO）系统的CRIO控制模块以及基于AT89S52单片机的单片机控制模块等组成，仪器系统以CRIO控制模块及单片机控制模块为核心，通过与其他各个模块的数据通信，可以实现仪器系统对待测数据的获取、传输、保存及显示功能。文章在该部分着重描述了系统硬件的总体设计，介绍了组成系统硬件的一些基本模块以及给出系统硬件关键模块的设计。所设计的仪器系统具有体积小，重量轻等优点，适用于航空磁梯度张量的测量。磁梯度张量仪器系统软件部分主要包括基于LabVIEW的CRIO控制模块软件设计与基于C语言的单片机控制模块的软件设计。CRIO控制模块的软件设计着重描述了NI9239及NI9870功能的软件实现，数据存储软件功能的实现并对CRIO控制模块软件的整体设计进行简单的介绍。单片机模块的软件设计介绍了控制按钮功能、LCD12864液晶屏翻页、串口通信以及ADC0809进行A/D转换的软件实现方式。所设计的磁梯度张量仪器系统经过测试，可知其能够实现磁梯度张量探测的基本功能，所测得的磁场单个分量的功率谱密度值可达到0.12nT/Hz@1Hz，0.1Hz~10Hz间的噪声均方根值Vrms=0.21nT，磁梯度张量分量的功率谱密度值可达到0.25nT/(m Hz)@1Hz，0.1Hz~10Hz间的噪声均方根值Vrms=0.70nT/m，满足所设计的要求，通过在野外的飞艇探测汽车试验，验证了仪器系统能够应用于航空磁梯度张量的探测可行性。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】吉林大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】林君，随阳轶

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