[發明專利]地面三分量磁力定向方法及地面三分量磁力定向勘探裝置

在審

• 申請號: 201610046027.3
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105572749A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 李永濤;高揚;李美宏
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 劉榮;江釗芳

1.一種地面三分量磁力定向方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)在探頭中設置定位模塊、磁通門傳感器和慣性測量模塊，將定位模塊、磁通 門傳感器和慣性測量模塊與控制器模塊連接，將控制器模塊與矩陣鍵盤和液晶顯示模塊 連接；

(2)通過矩陣鍵盤發送16進制命令到控制器模塊，控制器模塊接收16進制命令 后控制與其相連的磁通門傳感器、定位模塊和慣性測量進行測量；

(3)磁通門傳感器將測量得到的三軸信號G_x、G_y和G_z傳輸至控制器模塊，定位 模塊實時地將位置數據和時間數據傳輸至控制器模塊，慣性測量模塊實時地將姿態數據 α_x、α_y、α_z、ω_x、ω_y和ω_z傳輸至控制器模塊；

(4)控制器模塊采用最小二乘擬合算法對三軸信號進行正交校正，以補償因為磁 通門傳感器內部三軸直接的正交角度誤差所帶來的影響；同時控制器模塊根據探頭中的 慣性測量模塊傳輸的姿態數據確定姿態矩陣的初始值；再將α_x、α_y、α_z、ω_x、ω_y和ω_z變換到統一的選定坐標系，最后通過初始對準的誤差補償、姿態矩陣的計算，獲得探頭 所在位置的姿態參數，所述姿態參數包括探頭的三軸航向角φ、俯仰角θ和滾轉角γ；

(5)將姿態參數通過液晶顯示模塊進行顯示。

2.根據權利要求1所述的地面三分量磁力定向方法，其特征在于：步驟(4)所述 的統一的選定坐標系采用地理坐標系或大地坐標系。

3.一種基于權利要求1所述定向方法的地面三分量磁力定向勘探裝置，包括探頭、 控制器模塊、用于同步的時鐘控制模塊和用于供電的電源模塊，其特征在于：所述探頭 包括無磁塑制圓柱形套管及支撐部件，無磁塑制圓柱形套管內置有無磁鈦合金槽，無磁 鈦合金槽內安裝有傳感器模塊，所述傳感器模塊包括定位模塊、磁通門傳感器以及慣性 測量模塊，慣性測量模塊與磁通門傳感器的Z軸位于同一直線；所述控制器模塊為MCU 控制器模塊，所述定位模塊通過USART串口與MCU控制器模塊雙向連接，所述磁通 門傳感器的三軸各通過一組信號調理模塊接入24位A/D轉換模塊，24位A/D轉換模塊 通過SPI總線與MCU控制器模塊進行雙向通信，所述慣性測量模塊通過USART串口 與MCU控制器模塊雙向通信，矩陣鍵盤經ALG7209驅動模塊驅動后通過IIC總線與 MCU控制器模塊雙向通信，液晶顯示模塊通過USART串口與MCU控制器模塊雙向連 接，TF卡存儲模塊通過SPI總線與MCU控制器模塊雙向通信，時鐘控制模塊和電源模 塊均與MCU控制器模塊連接；所述MCU控制器模塊采用芯片MC9S12XEP100；所述 磁通門傳感器采用FGM3D/100；所述慣性測量模塊采用三軸加速度傳感器ADIS16210。

4.根據權利要求3所述的地面三分量磁力定向勘探裝置，其特征在于：所述24位 A/D轉換模塊內部設有至少三個并行的用于實現三軸數據同步采集的ΔΣ轉換器。

5.根據權利要求3所述的地面三分量磁力定向勘探裝置，其特征在于：所述定位 模塊采用GPS模塊和/或北斗模塊。

6.根據權利要求3所述的地面三分量磁力定向勘探裝置，其特征在于：所述定位 模塊采用GGSTAR-2000GPS模塊。

7.根據權利要求3所述的地面三分量磁力定向勘探裝置，其特征在于：所述SPI 總線采用8位數據傳輸寬度，頻率大小為500MHZ。

8.根據權利要求3所述的地面三分量磁力定向勘探裝置，其特征在于：所述支撐 部件為無磁支桿或無磁三腳架。