[发明专利]一种高精度自动化绝对地磁观测方法

说明书

技术领域

本发明属于地磁观测技术领域，具体涉及一种高精度自动化绝对地磁观测方法。

背景技术

磁通门经纬仪是用于测量绝对地磁参数的仪器，一般包括磁通门传感器以及普通经纬仪；普通经纬仪配置有望远镜。磁通门传感器固定在望远镜上，并且，磁通门传感器的磁轴基本与望远镜光轴平行。磁通门经纬仪可测量到地磁偏角D和地磁倾角I。以地磁偏角D的测量为例，其测量原理为：首先手动转动望远镜，并依靠肉眼观察，使望远镜对准标志物，此时通过经纬仪刻度得到标志方位角α；然后，在水平面内继续手动转动磁通门传感器，直到磁通门传感器测出的磁场为0时，即为地磁水平强度H的垂直方向，此时经纬仪水平读盘读数为β，因此，β+90°即为地磁北方向m；再借助标志方位角α，即可计算得到地磁偏角D。

上述依靠磁通门经纬仪测量地磁偏角D和地磁倾角I的方法，存在以下不足：

(1)采用肉眼观察方法使望远镜对准标志物，不可避免存在较大的观察误差，从而降低了最终测量得到的地磁偏角D和地磁倾角I的测量精度；

(2)手动转动磁通门传感器，并依靠肉眼观察确定磁场为0的位置，仍然不可避免存在较大的观察误差，进而降低了测量精度。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种用于绝对地磁观测的自动化磁通门经纬仪，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种高精度自动化绝对地磁观测方法，包括以下步骤：

步骤1，在测点布置绝对地磁测量机构，所述绝对地磁测量机构包括支撑机构(1)、二维无磁旋转机构(2)和测量单元(3)；其中，所述二维无磁旋转机构(2)设置于所述支撑机构(1)中；所述二维无磁旋转机构(2)包括水平无磁旋转单元和垂直无磁旋转单元；所述垂直无磁旋转单元设置于所述水平无磁旋转单元上面；所述测量单元(3)设置于所述垂直无磁旋转单元上面，包括：平行支架(3.1)、激光器(3.2)和单分量磁通门探头(3.3)；所述平行支架(3.1) 的上下两端安装有平行设置的所述激光器(3.2)和所述单分量磁通门探头(3.3)；

所述垂直无磁旋转单元用于使所述测量单元(3)在垂直空间中旋转并自动记录旋转角度值；所述水平无磁旋转单元用于使所述测量单元(3)在水平空间中旋转并自动记录旋转角度值；其中，所述垂直无磁旋转单元和所述水平无磁旋转单元分别包括用于实现无磁旋转的压电电机、以及用于读取旋转角度的激光读数头；

在选定的位置布置标志物位置传感器(4)；并且，所述标志物位置传感器为一种实现同一个PSD传感器对两路不同高度入射激光进行方位测量的传感器，包括：外壳体(4.1)、分束镜(4.2)、反射镜(4.3)和PSD位置传感器(4.4)；

所述分束镜(4.2)倾斜固定于所述外壳体(4.1)的内部；在所述分束镜(4.2) 的透射光路上，固定安装所述PSD位置传感器(4.4)；所述反射镜(4.3)位于所述分束镜(4.2)的正下方，所述反射镜(4.3)的反射面与所述分束镜(4.2)的分光面平行设置；

所述反射镜(4.3)到分束镜(4.2)的垂直距离和激光器(3.2)到单分量磁通门探头(3.3)的垂直距离相同；

在仪器架设过程中，将测量单元(3)调平，确保测量单元(3)的激光器 (3.2)和单分量磁通门探头(3.3)处于水平测试面；同时，根据调平后激光器 (3.2)发出的激光光斑高度，调整所述标志物位置传感器(4)的窗口高度，使二者等高；

步骤2，初始对准标志物位置传感器过程，包括：

步骤2.1，使激光器(3.2)平行布置于单分量磁通门探头(3.3)的上方；

步骤2.2，总控制器打开激光器(3.2)，同时，总控制器对水平无磁旋转单元进行控制，从而使激光器(3.2)在水平空间旋转，激光器(3.2)发射出的水平激光逼近标志物位置传感器的感应窗口，即：逼近PSD位置传感器(4.4)的感应窗口；

步骤2.3，总控制器继续控制水平无磁旋转单元转动，并使激光器发射出的激光经分束镜(4.2)的透射作用后，水平入射到PSD位置传感器(4.4)的感应窗口边缘，从而使数据采集器采集到感应电压；然后，总控制器控制水平无磁旋转单元继续旋转；由于激光在PSD位置传感器感应窗口的不同位置对应不同的感应电压，当数据采集器采集到指定感应电压时，即表示水平无磁旋转单元旋转到了指定方位，此时，总控制器控制水平无磁旋转单元停止转动，并得到此时单分量磁通门探头(3.3)的精确方位角，记作N₁，由此完成对标正镜测量；