[发明专利]一种航空超导全张量磁梯度探测系统误差标定方法

说明书

本发明属于一种航空超导全张量磁梯度探测系统误差标定方法，目的在于对航空超导全张量磁梯度探测系统误差参数标定，实现航空超导全张量磁梯度精细化探测。采用地面铺设标定线圈通以电流产生可控标准磁场，计算出空间中任意位置磁场分量和全张量磁梯度值，改变飞行高度和可调激励电流，对航空超导全张量接收系统的探测效果进行分析。首先对无激励条件下，测量实验地点环境背景磁场，寻找最优飞行高度；根据标定线圈实验区域所测背景磁场数据，去除系统误差和环境背景场及磁干扰，与已知磁场分量和全张量磁梯度值拟合，验证系统动态测量下误差校正参数有效性，解决超导全张量磁梯度精细化探测精度低的问题。

技术领域

本发明涉及地球物理勘探航空磁测领域，尤其是涉及一种航空超导全张量磁梯度探测系统误差标定方法。

背景技术

超导量子干涉仪(Superconducting Quantum Interference Device，SQUID)可有效感知fT量级极微弱磁信号，是目前已知灵敏度最高的磁传感器之一。基于SQUID构建的航空超导全张量磁梯度探测系统，能够有效观测地磁矢量场的梯度变化量，从而获取更为丰富的磁异常信息，提高磁异常体探测分辨率和定位精度，减少反演中的多解性，在磁异常解释方面优势明显。借助于SQUID的fT量级传感灵敏度，航空超导全张量磁梯度系统具有大面积区域快速精细化普查能力，已成为国际地球物理探测装备的重点发展方向。

航空超导全张量磁梯度探测系统动态测量中存在多种误差，如系统误差(探头非正交误差、灵敏度误差、零位偏移误差)、磁干扰等，将严重降低探测系统磁异常分辨率和数据解释准确性。一般情况下，航空超导全张量磁梯度系统利用校正飞行实验获取误差参数以实现误差有效校正。由于空中环境的特殊性，无法直接测量校正飞行实验区域背景地磁矢量梯度场，缺乏有效的标定基准评估误差校正参数的有效性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种航空超导全张量磁梯度探测系统误差标定方法，验证航空超导全张量磁梯度探测系统动态测量下误差校正参数有效性。

本发明是这样实现的，

一种航空超导全张量磁梯度探测系统误差标定方法，该方法包括：

1)、选择实验场地，实验地点选在地磁环境稳定且周围无明显磁干扰物的区域；

2)、直升机挂载超导全张量磁梯度探测系统测量实验区域背景地磁矢量梯度场，以20米高差为步长，分别测量200-300米不同高度背景地磁矢量梯度场，寻找最优飞行高度范围；

3)、无激励条件下，直升机挂载超导全张量磁梯度探测系统在同一高度重复飞行，由捷联惯性导航系统确定飞行器姿态和方位；

4)、在实验场地铺设方形标定线圈，通以10A-100A可调电流激励产生标准磁梯度场，电流采集装置同步记录激励电流，计算实验区域激发的矢量磁梯度场强度；

5)、在步骤4)基础上，调整航空超导全张量磁梯度探测系统飞行高度，测量不同飞行高度下标定线圈激发的矢量磁梯度场强度；

6)、将步骤2)、3)、4)、5)所测量的数据，输入数据质量评价系统，去除背景场信息；通过理论计算出方形标定线圈恒定电流激励下，空间任意位置磁场分量和磁梯度的理论计算值，通过拟合方程将理论计算值、系统误差与实测数据拟合，验证系统误差校正参数、计算系统探测分辨率。

进一步地：

步骤6)空间任意位置磁场分量理论值的计算如下：

恒定电流激励下标定线圈在三维空间中产生的三分量磁场表达式为：