[發(fā)明專利]一種簡易測(cè)量矢量磁力儀中分量正交線圈正交度的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710020611.6
• 申請(qǐng)日: 2017-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN106772683B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉美;滕云田;范曉勇;馬潔美;胡星星;王晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國地震局地球物理研究所
• 主分類號(hào): G01V13/00
• 分類號(hào): G01V13/00
• 代理公司: 北京金信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;王智

本發(fā)明公開了一種簡易測(cè)量矢量磁力儀中分量正交線圈正交度的方法，通過將標(biāo)量磁力儀探頭安裝在磁傾角線圈內(nèi)的支架上，將兩個(gè)高穩(wěn)定度直流恒流源分別與磁傾角線圈和磁偏角線圈連接后，利用高穩(wěn)定度直流恒流源依次分別對(duì)磁傾角線圈和磁偏角線圈施加大小相等、方向相同或相反的電流，再依次同時(shí)對(duì)磁傾角線圈和磁偏角線圈加大小相等、方向相同或相反的電流，分別測(cè)定各種情況下的合成磁場(chǎng)，從而算出分量正交線圈的正交角度。其中過程無需精密的機(jī)械軸向?qū)?zhǔn)操作，消除了由于裝配的不一致性帶來的誤差，可高效、準(zhǔn)確地測(cè)量出兩維或三維線圈的正交角度，方便科研或生產(chǎn)使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測(cè)量方法，特別涉及一種簡易測(cè)量矢量磁力儀中分量正交線圈正交度的方法。

背景技術(shù)

矢量磁力儀是一種連續(xù)測(cè)量、記錄地磁場(chǎng)偏角D和傾角I的時(shí)間變化量及總強(qiáng)度F的相對(duì)記錄儀器。其中，矢量磁力儀中的分量正交線圈包括相互正交的磁偏角線圈和磁傾角線圈，利用分量正交線圈為標(biāo)量磁力儀探頭提供保證其正常工作的均勻磁場(chǎng)，根據(jù)偏置原理可以測(cè)得地磁場(chǎng)偏角D和傾角I的變化量。分量正交線圈產(chǎn)生的偏置磁場(chǎng)需要滿足標(biāo)量磁力儀探頭工作區(qū)域的磁場(chǎng)均勻性要求，而穩(wěn)定性則需要滿足分量正交線圈和標(biāo)量磁力儀探頭長期工作不發(fā)生偏移的要求。研究表明，矢量磁力儀觀測(cè)數(shù)據(jù)的不一致性與其分量正交線圈正交性誤差有相當(dāng)大的關(guān)系。

常規(guī)分量正交線圈的形式為：亥姆霍茲線圈，或者為改進(jìn)型三線圈、四線圈系統(tǒng)的布朗貝克線圈。這些線圈系統(tǒng)最大的缺點(diǎn)是體積較大，在有限空間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)均勻磁場(chǎng)時(shí)，載流圓線圈是組成這類均勻磁場(chǎng)裝置的基本單元。其中，圓線圈個(gè)數(shù)越多，磁場(chǎng)的均勻性越好。

現(xiàn)有分量正交線圈正交度的測(cè)量方法主要包括：1、采用磁通門經(jīng)緯儀測(cè)量，但要求分量正交線圈的尺寸足夠大，以滿足人為操作儀器的需要；2、磁矢量投影法，操作要求標(biāo)量磁力儀探頭放在磁場(chǎng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)均勻區(qū)內(nèi)并使一軸線與被測(cè)軸磁場(chǎng)方向平行，該操作耗時(shí)較長，且對(duì)設(shè)備和操作人員的要求較高。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述情況，本發(fā)明旨在提供一種簡易測(cè)量矢量磁力儀中分量正交線圈正交度的方法，以滿足高效、高精度、快速測(cè)量兩維或三維分量正交線圈正交度的需要。

本發(fā)明通過標(biāo)量磁力儀探頭和高穩(wěn)定度直流恒流源來精確測(cè)量分量正交線圈的正交度。首先，確保分量正交線圈產(chǎn)生的均勻磁場(chǎng)滿足標(biāo)量磁力儀探頭的正常工作需要，并且分量正交線圈的軸載水平面和磁子午面內(nèi)與地磁場(chǎng)矢量大致正交。通過高穩(wěn)定度直流恒流源依次分別對(duì)磁傾角線圈和磁偏角線圈施加大小相等、方向相同或相反的電流，再依次同時(shí)對(duì)磁傾角線圈和磁偏角線圈加大小相等、方向相同或相反的電流，分別測(cè)定各種情況下的合成磁場(chǎng)，通過幾何三角函數(shù)關(guān)系便可算出分量正交線圈的正交度。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的：

一種簡易測(cè)量矢量磁力儀中分量正交線圈正交度的方法，具體步驟包括：

步驟1、將待測(cè)磁傾角線圈和磁偏角線圈通過無磁性夾具固定，標(biāo)量磁力儀探頭安裝在磁傾角線圈內(nèi)的支架上，兩個(gè)高穩(wěn)定度直流恒流源分別與磁傾角線圈和磁偏角線圈連接，信號(hào)處理單元通過數(shù)據(jù)線與標(biāo)量磁力儀探頭相連。

步驟2、調(diào)整磁傾角線圈的軸向平行于當(dāng)?shù)氐卮艌?chǎng)總強(qiáng)度方向，調(diào)整磁偏角線圈的軸向平行于地理的東西方向。

步驟3、在磁靜日，通過對(duì)應(yīng)的高穩(wěn)定度直流恒流源對(duì)磁傾角線圈依次施加大小相等、方向相反的電流，通過信號(hào)處理單元依次讀取標(biāo)量磁力儀探頭測(cè)得的合成磁場(chǎng)和，以及未加載電流情況下當(dāng)?shù)氐卮趴倧?qiáng)度磁場(chǎng)，依據(jù)幾何三角函數(shù)關(guān)系得到對(duì)應(yīng)的偏置磁場(chǎng)和，因，依據(jù)偏置磁場(chǎng)值和施加電流值計(jì)算出磁傾角線圈的線圈常數(shù)；設(shè)定磁傾角線圈施加的偏置磁場(chǎng)值為當(dāng)?shù)氐卮趴倧?qiáng)度磁場(chǎng)值的1/4，根據(jù)計(jì)算出高穩(wěn)定度直流恒流源在當(dāng)?shù)厮枋┘拥碾娏髦怠?/p>

步驟4、依據(jù)步驟3的方式，通過對(duì)應(yīng)的高穩(wěn)定度直流恒流源對(duì)磁偏角線圈依次施加大小相等、方向相反的電流，得出對(duì)應(yīng)的偏置磁場(chǎng)和，因，最終計(jì)算出對(duì)應(yīng)的高穩(wěn)定度直流恒流源在當(dāng)?shù)貙?duì)磁偏角線圈所需施加的電流值。