[发明专利]一种地磁全要素测量系统及方法

说明书

本发明提供一种地磁要素测量系统及方法，所述一种地磁要素测量系统包括地磁要素传感器、要素磁力仪主机和连接单元，所述地磁要素传感器包括总场传感器和均匀磁场发生器，所述总场传感器的一端卡合固定在所述均匀磁场发生器的内侧中心，另一端不与均匀磁场发生器连接，所述要素磁力仪主机包括测量模块和恒流源系统，所述测量模块包括激励源、信号调理模块和磁场测量模块，激励源驱动所述总场传感器发出信号，所述连接单元包括信号传输线和供电线，所述信号传输线连接总场传感器和所述测量模块，所述供电线连接均匀磁场发生器和恒流源系统，所述恒流源系统通过供电线为所述均匀磁场发生器供电。

技术领域

本发明涉及地磁测量领域，尤其涉及一种地磁全要素测量系统及方法。

背景技术

地磁场是反映地球的物质分布与地质构造的基本物理场之一，能够揭示出有关地球内部的物理化学过程。磁力仪是对地磁场进行测量的主要科学仪器，广泛应用于地球科学研究、地质和资源勘探、航空航天、军事探测等领域。地磁场信息主要有七个要素：总场、水平分量、北向分量、东向分量、垂直分量、磁倾角和磁偏角。常规的地磁总场测量只能确定磁层的分布及构造情况，但总场以外的地磁要素包含更多的目标信息，具有更大的应用范围。

目前，地磁要素的测量要分为三类：第一类是以磁通门传感器为代表，该类传感器可以直接获取地磁三分量信息，但存在正交性误差、温漂以及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组合测量，该类磁力仪也称为DI仪，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，这种地磁仪体积大，选用的总场传感器大都为质子旋进式传感器，灵敏度不高，且无法获取地磁所有要素的信息。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了可实现地磁全要素的高精度一体化矢量测量的一种地磁全要素测量系统及方法。

本发明提供一种地磁要素测量系统，所述地磁要素测量系统包括地磁要素传感器、要素磁力仪主机和连接单元，所述地磁要素传感器包括总场传感器和均匀磁场发生器，所述总场传感器的一端卡合固定在所述均匀磁场发生器的内侧中心，另一端不与均匀磁场发生器连接，所述要素磁力仪主机包括测量模块和恒流源系统，所述测量模块包括激励源、信号调理模块和磁场测量模块，所述连接单元包括信号传输线和供电线，所述信号传输线连接总场传感器和所述测量模块，所述供电线连接均匀磁场发生器和恒流源系统，所述恒流源系统通过供电线为所述均匀磁场发生器供电，当所述恒流源系统向所述均匀磁场发生器供电后，所述激励源驱动所述总场传感器输出FID信号，所述信号调理模块通过所述传输线接收FID信号，所述信号调理模块对信号进行放大、滤波和整形，输出整形后信号，所述磁场测量模块对整形后信号进行测量，获得当前的磁场值。

进一步地，所述均匀磁场发生器包括相互正交的第一线圈和第二线圈，所述第一线圈的尺寸大于第二线圈的尺寸，所述第二线圈啮合固定在第一线圈内侧，所述总场传感器的一端卡合固定在所述第二线圈内侧中心，另一端不与均匀磁场发生器连接。

进一步地，所述第一线圈和第二线圈是球形线圈。

进一步地，所述总场传感器是overhauser传感器。

本发明还提供应用一种地磁要素测量系统的测量方法，所述一种地磁要素测量系统的测量方法包括如下步骤：

S1:在所述第一线圈和第二线圈未通电的情况下，通过所述磁场测量模块测出第一地磁总场F1；

S2:依次向所述第一线圈和第二线圈输入电流，所述磁场测量模块测量偏置磁场I₊、I_-，D₊、D_-，

S21:所述恒流源系统向所述第一线圈输入电流I₁，所述磁场测量模块测量出偏置磁场I₊；