[實用新型]臺陣式磁通門磁力儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120272042.2
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN202182950U
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 滕云田;王曉美;王晨;吳瓊;張煉;胡星星;范曉勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地震局地球物理研究所
• 主分類號: G01V3/40
• 分類號: G01V3/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種適用于野外流動觀測的臺陣式磁通門磁力儀，屬于地磁觀測設(shè)備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

地磁觀測是地磁學科研究和發(fā)展的基礎(chǔ)，是人們獲得和應(yīng)用地磁場信息的來源。地磁觀測的任務(wù)是保證連續(xù)、完整、準確、可靠地記錄各種地磁現(xiàn)象，即地磁場的各種時間變化和空間分布規(guī)律，包括變化量極小和區(qū)域性極強的震磁信息。

中國常規(guī)的地磁臺網(wǎng)是為了監(jiān)測大背景的地磁場變化而建，相對于地震地磁前兆異常監(jiān)測工作的需要來說，地磁臺網(wǎng)的臺站間距太大。因此，在小區(qū)域內(nèi)建設(shè)地磁臺陣，加密布設(shè)高靈敏度矢量磁力儀，以監(jiān)測地震危險區(qū)的地磁變化，對實現(xiàn)地震的短臨預測和震后快速跟蹤就顯得尤為必要。

磁通門磁力儀是上世紀20年代興起的弱磁場測量設(shè)備，并因其靈敏度高、頻帶寬、易于實現(xiàn)數(shù)字化等優(yōu)點，目前已經(jīng)成為地磁相對記錄的典型設(shè)備，廣泛應(yīng)用于地磁觀測臺站，測量地磁場水平、垂直和偏角三個方向的相對變化。但現(xiàn)有使用的磁通門磁力儀體積較大，不適于野外環(huán)境下靈活使用，給臺陣組網(wǎng)過程帶來不便；同時，國內(nèi)的同類磁通門傳感器結(jié)構(gòu)中，感應(yīng)線圈同時也作為補償線圈，其缺點為：當補償電流較大時，且由于橫場效應(yīng)的存在，將使得磁傳感器產(chǎn)生非線性感應(yīng)，從而產(chǎn)生零點漂移。

如何對臺陣式磁通門磁力儀進行結(jié)構(gòu)改進，提高信號處理過程的前提下，滿足野外環(huán)境使用的需要，就成為本實用新型所要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)和結(jié)構(gòu)的不足，本實用新型旨在提供一種信號處理質(zhì)量好、頻帶寬、靈敏度高、結(jié)構(gòu)小巧、使用靈活的臺陣式磁通門磁力儀，以滿足野外環(huán)境下建立地磁臺陣的使用需要。

本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

臺陣式磁通門磁力儀，包括三分量磁通門探頭、一體結(jié)構(gòu)的模擬信號處理單元和主機單元，模擬信號處理單元分別與三分量磁通門探頭的信號輸出端和主機單元的信號輸入端連接。

模擬信號處理單元對三分量磁通門探頭輸出的模擬信號進行調(diào)制處理，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后傳送到主機單元中。

主機單元發(fā)出控制指令，接收觀測數(shù)據(jù)并進行高斯濾波、存儲，并利用網(wǎng)絡(luò)接口將處理后探測信號向上級的觀測中心遠程傳送。

所述三分量磁通門探頭中三個方向的磁通門傳感器分別包括磁芯、磁芯骨架、激勵線圈、托盤、感應(yīng)線圈、補償線圈和線圈骨架，磁芯骨架為環(huán)形結(jié)構(gòu)，磁芯骨架的橫截面形狀為U形，磁芯骨架固定在托盤上。磁芯纏繞在U形磁芯骨架內(nèi)，激勵線圈纏繞在磁芯骨架外。托盤插接在線圈骨架內(nèi)，線圈骨架外圍依次纏繞著感應(yīng)線圈和補償線圈，感應(yīng)線圈、補償線圈和激勵線圈通過信號輸出端分別與模擬信號處理單元連通。

所述磁芯為軟磁薄帶磁芯。

所述模擬信號處理單元包括與三分量磁通門探頭輸出端順序連接的前置選頻放大器、鑒相器、積分器、低頻濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和單片機，以及順序連接在單片機與三分量磁通門探頭回路上的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和準恒流源，準恒流源的輸出端連接在補償線圈上，用于通過補償線圈產(chǎn)生人工磁場；還包括負反饋網(wǎng)絡(luò)，負反饋網(wǎng)絡(luò)的輸入端連接在積分器與低頻濾波器之間，輸出端連接在線圈骨架的補償線圈上；還包括激勵電路和倍頻電路，倍頻電路的輸出端連接在鑒相器上，激勵電路的兩個輸出端分別與激勵線圈和倍頻電路的輸入端連接；單片機的輸出端連接在主機單元上。

所述主機單元為基于X86架構(gòu)的微處理器，主機板上還設(shè)有GPS接收/授時模塊和網(wǎng)絡(luò)接口，GPS接收/授時模塊用于GPS衛(wèi)星定位和授時，網(wǎng)絡(luò)接口用于與外界進行遠程信息傳送。

本實用新型所述的臺陣式磁通門磁力儀，利用數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和準恒流源使設(shè)置在感應(yīng)線圈外圍的補償線圈產(chǎn)生一個大小相同、方向相反的補償磁場，以抵消絕大部分的外界自然磁場，從而使探頭工作在近零場狀態(tài)，提高了儀器的測量靈敏度，改善了儀器的溫度性能。同時，模擬信號處理單元與嵌入式主機單元的一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，還大大簡化了磁力儀的結(jié)構(gòu)、縮小了體積，使其更適應(yīng)野外環(huán)境下的流動觀測使用需要，為建立地磁臺陣提供了有利條件。設(shè)置在主機單元上的GPS接收/授時模塊和網(wǎng)絡(luò)接口，不僅保證了探測地點和時間的準確性，還通過網(wǎng)絡(luò)接口實現(xiàn)探測信息的快速共享和及時傳送，并且實現(xiàn)各節(jié)點磁通門磁力儀的遠程監(jiān)控和使用，保證了觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，提高了操控靈活性和使用方便性，其整個結(jié)構(gòu)特別適于在野外環(huán)境下建立地磁臺陣使用。

附圖說明

圖1為本實用新型所述三分量磁通門探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型所述磁通門傳感器的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型所述模擬信號處理單元和主機單元的結(jié)構(gòu)原理簡圖。

具體實施方式