[發明專利]一種各階磁梯度張量儀的統一校正方法

有效

• 申請號: 202010181000.1
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111239667B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 隨陽軼;王梓驍;劉珂;劉世斌;張明維;程浩;王康
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張巖;王立文

本發明涉及一種各階磁梯度張量儀的統一校正方法，包括建立各階磁梯度張量儀的統一校正框架，獲取各階磁梯度張量旋轉校正數據，將張量不變量作為約束準則，采用LM算法求解最優的校正參數，對測線上的數據進行校正，魯棒性研究證明校正方法的準確性；該方法以磁梯度張量整體為核心，使用9個校正參數對其進行1?模式積運算，將各階張量不變量的旋轉不變特性作為約束準則，采用LM算法求解最優的校正參數，最終完成各階磁梯度張量儀的校正。本校正方法還獨立于各種磁梯度張量的測量原理，具有廣泛的應用范圍。

技術領域

本發明屬于磁測量技術領域，具體涉及一種針對各階磁梯度張量儀的統一校正方法。

背景技術

在地球磁場下的相關探測工作，由最初的磁總場測量到磁矢量測量，逐步向磁梯度張量測量方向發展。磁勢φ沿x，y，z三個方向的二階或更高階空間導數定義了各階磁梯度張量，n階磁梯度張量有3ⁿ個分量。目前，二階磁梯度張量是國際研究的熱點，具有以下優勢：能夠有效克服地磁場時變的影響，對地磁場的傾角和偏角不敏感；有更高的目標分辨能力。因此，二階磁梯度張量儀被廣泛用于場源體的走向預測、UXO等磁性體的探測、磁偶極子的定位、輔助探測引力波、火山活動的監測、地質調查與礦物勘探，是航空磁測、地面磁測、井中磁測、海洋磁測等方面的重要探測對象。另外，三階磁梯度張量儀也開始逐漸得到應用。隨著磁梯度張量階數的提高，抗地磁場干擾的能力逐漸增強，提供的空間幾何信息更為豐富，未來會有更為廣泛的應用。

目前，常用的磁梯度張量測量方法有：差分近似法、弦振動法、旋轉矢量法等。在實際的各階磁梯度張量儀中，無論采用哪種測量方法，最終的張量儀都會存在如下誤差：(1)由于制造水平的限制，磁傳感器總會存在標度因子誤差、非正交誤差；(2)在實際安裝過程中，磁傳感器偏離理想坐標系，形成的非對準誤差。若不對這些誤差進行校正，將嚴重影響儀器的測量精度。

磁梯度張量儀是一種用來測量磁勢的二階或更高階空間導數的測量儀器。各階磁梯度張量儀都存在系統誤差(標度因子誤差、非正交誤差、非對準誤差)，為了提高測量精度，需要對儀器進行校正。目前，針對各階磁梯度張量測量儀器的校正主要分為兩個層面。一個層面是校正磁梯度張量的各個分量，即保證梯度不平衡足夠小，達到指標要求。但這個層面的方法不能保證校正后張量作為整體的正確性。另一個層面是從張量整體的某些特性出發進行校正，比如利用張量旋轉不變量，約束誤差矩陣對儀器的作用，達到校正目的。但這種方法所需的校正系數會隨著磁梯度張量階數增加而快速增加，導致無法通過張量不變量約束準則求解校正參數，不適用于磁梯度高階張量儀的校正。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種針對各階磁梯度張量儀的統一校正方法，以磁梯度張量整體為核心，使用9個校正參數對其進行1-模式積運算，將各階張量不變量的旋轉不變特性作為約束準則，采用LM算法求解最優的校正參數，最終完成各階磁梯度張量儀的校正。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種各階磁梯度張量儀的統一校正方法，包括以下步驟：

A、建立各階磁梯度張量儀的統一校正模型框架：

A1、n階磁梯度張量分量的獨立量的測量值T_uv…n，其中(u,v,…,n＝x,y,and z)：

其中，p包含標度因子、非正交和非對準誤差；

A2、根據各階磁梯度張量對稱且無跡的特性，將各階磁梯度張量分量獨立量恢復為張量整體表達，并將其沿水平方向展開，進行張量的1-模式積運算，得到各階磁梯度張量儀整體的張量誤差模型為：

二階磁梯度張量的誤差模型：

三階磁梯度張量的誤差模型：