[发明专利]一种多旋翼无人机氦光泵航磁测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及磁法勘探领域中的一种航磁测量系统，尤其涉及一种多旋翼无人机氦光泵航磁测量系统。

背景技术

氦光泵磁力仪基于氦原子在外磁场中发生塞曼分裂为基础，同时利用光泵作用和磁共振现象研制而成，其已被广泛的搭载于固定翼飞机、动力三角翼、无人飞艇、无人机等各种飞行平台用于磁法勘探和航空反潜。

中国专利CN201410160830.0-“一种基于固定翼无人机的航磁测量装置及测量方法”、CN104808250A-“一种基于无人机的航空磁力探测装置与方法”均讲述了一种基于固定翼无人机航磁测量装置，其比较适用于面积较大的航磁测量，固定翼无人机航磁测量装置对起飞场地的要求高，无法实现低速飞行和悬停，不适用于考古、河道管线探测、未爆炸物搜寻等小面积航磁测量的场合。此外，这类无人机航磁测量装置采用目前通用的软件自动磁补偿，对无人平台极大的磁干扰补偿能力有限。中国专利CN201410649362.3-“应用于航磁测量的八旋翼无人机”，CN102156302A-“一种适用于小型飞行器的迷你氦光泵磁力仪”均未组成完整的旋翼机航磁测量系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种多旋翼无人机氦光泵航磁测量系统，其对起降场地要求低，可开展悬停定点磁场测量，具备硬件磁补偿功能，磁探杆具备收放功能，可折叠运输等优点，非常适用于考古、河道管线探测、未爆炸物搜寻等小面积航磁测量的场合。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种多旋翼无人机氦光泵航磁测量系统，包括碳纤维螺旋桨、带磁屏蔽无刷电机、碳纤维机臂、碳纤维机架、外罩、磁探杆、电池、数字化氦光泵磁力仪主机、磁探杆收放机构、飞控数据通信模块、远距离蓝牙通信模块、GPS天线、氦光泵探头、磁补偿线圈、磁力仪监控平板、飞控平板；四个碳纤维机臂的末端安装有带磁屏蔽无刷电机和碳纤维螺旋桨，带磁屏蔽的无刷电机包含无刷电机和磁屏蔽外罩，碳纤维螺旋桨固定在无刷电机上，采用了磁屏蔽外罩包裹在无刷电机周围，用于屏蔽电机永磁体和电流带来的磁干扰；外罩内放置电池和飞控电路；GPS天线安装在顶部；飞控数据通信模块、远距离蓝牙通信模块分别安装在碳纤维机架的两侧；数字化氦光泵磁力仪主机安装在碳纤维机架的中部；磁探杆通过磁探杆收放机构固定在碳纤维机架上；氦光泵探头固定在磁探杆的末端，磁补偿线圈安装在氦光泵探头的外部，用于补偿机上磁性物质和电流带来的磁干扰；飞控平板用于飞机飞行控制，磁力仪监控平板用于磁力仪数据监控，控制磁力仪监控平板在无人机起飞和降落时，通过磁探杆收放机构对进行磁探杆的收放操作。

所述四个碳纤维机臂通过快拆折叠结构连接到碳纤维机架上，在运输时前可将碳纤维机臂放下以减小包装箱体积，便于运输。

在氦光泵探头外安装了包含三个绕组的磁补偿线圈，通过磁力仪监控平板遥控设置三个绕组的补偿电流，完成对机上磁干扰的硬件补偿。

所述的磁探杆收放机构包括收放电机、减速箱、电机驱动板、传动轴和位置编码器，磁探杆在起飞前处于水平状态，在飞行至工作高度后由操作员通过磁力仪监控平板发出磁探杆收放指令，由驱动板控制收放电机将磁探杆由水平状态变为竖直状态后开展磁法测量；在降落前也需要操作员将磁探杆由竖直状态变为水平状态。

本发明的有益效果为：该多旋翼氦光泵航磁测量系统对起降场地要求低，可开展悬停定点磁场测量，具备硬件磁补偿功能，磁探杆具备收放功能，机臂可折叠运输等优点，非常适用于考古、河道管线探测、未爆炸物搜寻等小面积航磁测量的场合。

附图说明

附图1为多旋翼无人机氦光泵航磁测量系统组成示意图；

附图2为带磁屏蔽无刷电机的剖面图；

附图3为磁探杆收放结构示意图；

附图4为磁补偿线圈结构图；

附图5为硬件磁补偿组成示意图；

附图6为折叠后的航磁测量系统。

图中，1表示碳纤维螺旋桨，2表示带磁屏蔽无刷电机，3表示碳纤维机臂，4表示碳纤维机架，5表示外罩，6表示磁探杆，7表示电池，8表示数字化氦光泵磁力仪主机，9表示磁探杆收放机构，10表示飞控数据通信模块，11表示远距离蓝牙通信模块，12表示GPS天线，13表示氦光泵探头，14表示磁补偿线圈，15表示磁力仪监控平板，16表示飞控平板；201表示磁屏蔽外罩，202表示无刷电机；901表示收放电机，902表示减速箱，903表示电机驱动板，904表示传动轴，905表示位置编码器。

具体实施方式