[發明專利]一種全張量磁力梯度儀

無效

• 申請號: 201210040241.X
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN102590765A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 江勝華;周智;歐進萍
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01R33/022
• 分類號: G01R33/022
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于測量技術領域，涉及一種全張量磁力梯度儀，用于磁場測量。

背景技術

磁場是具有方向和幅值的矢量場，在三維空間中，具有3個磁感應強度的分量B_x，B_y，B_z，同時，磁場梯度可以用由9個(3×3的矩陣)參數B_xx，B_xy，B_xz，B_yx，B_yy，B_yz，B_zx，B_zy，B_zz組成的張量來表示。磁場梯度張量能獲得更多的反映場源特點與細節的信息，對磁異常的解釋十分重要。測量磁場分量的空間變化率，即磁場梯度張量，是目前各國地球物理學領域的研究開發的熱點，可應用到水下目標定位、金屬物探、水域探測、城市工程物探、考古以及軍事物探等，磁力梯度技術也日益得到人們的重視。

磁場梯度張量測量系統可得到磁場矢量分量的梯度，不受總場測量的限制，所測量的結果能夠反映目標的矢量磁矩信息，張量元素受地磁場的傾角、偏角影響小。磁場梯度張量不變量本身具有許多很好的性質，由磁場梯度張量計算得到的張量不變量不需要額外的處理即可以很好地描述磁場源，且磁場梯度張量反演能夠很好地描述場源體的磁化方向和幾何形態，如傾向、走向等，提高了對磁源體的分辨率。磁場梯度張量的不變量等值線圖不受地磁場方向影響，能夠很好地勾畫出場源邊界。當有多個靠得很近的場源時，磁場梯度張量不變量比總場能夠更好地區分場源。磁場梯度張量的模量直接隨與磁性物體的接近程度而變化，常用磁場梯度張量的模量值確定探測界限范圍，并評估測量系統的性能。

在目前的磁場梯度測量中，主要有兩種方法：(1)通過人工移動探頭位置，測得多個位置的磁感應強度，不同位置的磁感應強度的差值除以探頭移動的位置，即可得到該方向的磁感應強度的變化率，即磁場梯度；(2)布置多個磁傳感系統，同時測得多個位置的磁感應強度，不同位置的磁感應強度的差值除以磁傳感系統之間的距離，即可得到該方向的磁感應強度的變化率，即磁場梯度。

由于磁場梯度張量中有9個參量，第(1)種方法，需要至少需要測量18個位置的磁感應強度，需要移動探頭18次，在實際操作中，存在人為主觀經驗的因素，誤差較大、且操作繁瑣、耗費時間。第(2)種方法，至少需要布置6個三軸磁傳感器或者更多數量的單軸磁傳感器，方可測得9個磁場梯度參數，造價高昂、且構造復雜。因此，目前一般的磁力梯度儀中僅布置2個三軸磁傳感器，一次可測得沿一個方向的磁場變化率，即3個磁場梯度參數，故目前的磁力梯度儀僅為部分張量磁力梯度儀。

綜上所述，目前的磁力儀和部分張量磁力梯度儀，不能直接測得磁場梯度9個參數，更不能直接測得磁場梯度張量不變量和磁場梯度張量的模量。

鑒于目前磁場測量領域，對于磁場梯度張量、磁場梯度張量不變量、磁場梯度張量模量等測量的重大需求，以及目前在磁場梯度測量領域存在的諸多問題，本發明提供一種全張量磁力梯度儀。

發明內容

本發明的目的在于提供一種全張量磁力梯度儀，解決在一個測點得到磁場梯度張量的9個參量、以及磁場梯度張量不變量和磁場梯度張量的模量的測量問題。

本發明的技術方案是：

一種全張量磁力梯度儀，包括多探頭裝置、開關轉換器和磁力儀；多探頭裝置由8個探頭組成，采用立方體8頂點的陣列布置形式，外殼采用環氧復合材料；環氧復合材料的電磁穿透率高、耐磨損、抗沖擊，如環氧工程塑料。探頭之間的基線距離為0.5或1.0米，每一個探頭均可探測其所在位置的磁感應強度3個分量B_x，B_y，B_z；多探頭裝置通過開關轉換器連接磁力儀；開關轉換器能夠接收磁力儀的通信信號并根據該信號選擇多探頭裝置的不同探頭，并將待測量的磁場在該探頭處激發的信號傳給磁力儀，磁力儀處理后得到該探頭處的磁感應強度。

本發明的效果和益處是：采用多探頭裝置、開關轉換器和磁力儀，組成全張量磁力梯度儀，可在一個測點上直接得到磁場梯度張量的9個參數、梯度張量不變量和梯度張量的模量。本發明的全張量磁力梯度儀操作簡單、測試精度高、性能穩定可靠，可在廣泛應用于水下目標定位、金屬物探、水域探測、城市工程物探、考古等領域。

附圖說明

附圖1是本發明的結構框圖。

附圖2是本發明的多探頭裝置中的探頭布置的示意圖。

附圖3是本發明的全張量磁力梯度儀的通信傳輸示意圖。