[發明專利]一種磁異常信號頻率特征的計算方法和系統

有效

• 申請號: 202010800622.8
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111913227B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 沈瑩;高俊奇;王嘉增;蔣澤坤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01V3/38
• 分類號: G01V3/38;G01V3/08
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 程江濤

1.一種磁異常信號頻域能量的上限頻率點的計算方法，其特征在于，包括：

利用傳感器的原始敏感方向和磁偶極子產生的原始感應磁場，建立磁偶極子磁異常信號分析模型；所述建立磁偶極子磁異常信號分析模型的參數包括磁矩強度、磁矩方向、傳感器的坐標敏感方向、鐵磁目標物與所述傳感器之間的最近接觸路徑和鐵磁目標物的運動速度；所述傳感器的坐標敏感方向是所述傳感器的原始敏感方向的坐標表示；

根據所述磁偶極子磁異常信號分析模型、磁異常信號的頻譜和控制變量法，分析磁異常信號頻域能量的上限頻率點與所述磁矩強度、所述磁矩方向、所述傳感器的坐標敏感方向、所述鐵磁目標物與所述傳感器之間的最近接觸路徑和所述鐵磁目標物的運動速度之間的關系，得到所述磁異常信號頻域能量的上限頻率點的計算公式。

2.根據權利要求1所述的一種磁異常信號頻域能量的上限頻率點的計算方法，其特征在于，所述利用傳感器的原始敏感方向和磁偶極子產生的原始感應磁場，建立磁偶極子磁異常信號分析模型，具體包括：

建立與所述鐵磁目標物等效的磁偶極子模型，確定所述磁偶極子模型中磁偶極子產生的原始感應磁場；

以所述傳感器為原點，以所述傳感器和所述鐵磁目標物的運動軌跡所構成的平面為XOY平面，建立三維直角坐標系，其中，所述鐵磁目標物的運動方向為X方向，所述鐵磁目標物與所述傳感器之間的最近接觸路徑的方向為Y方向；

利用所述三維直角坐標系，將所述原始感應磁場轉化為三維直角坐標系下的坐標感應磁場，將所述傳感器的原始敏感方向轉化為三維直角坐標系下的坐標敏感方向；

根據所述傳感器的坐標敏感方向和所述磁偶極子產生的坐標感應磁場建立磁偶極子磁異常信號分析模型。

3.根據權利要求2所述的一種磁異常信號頻域能量的上限頻率點的計算方法，其特征在于，所述利用所述三維直角坐標系，將所述原始感應磁場轉化為三維直角坐標系下的坐標感應磁場，將所述傳感器的原始敏感方向轉化為三維直角坐標系下的坐標敏感方向，具體包括：

確定所述磁偶極子產生的原始感應磁場為：

其中μ₀表示為真空磁導率，μ₀＝4π×10^-7H/m，r表示為所述磁偶極子相對于所述傳感器的坐標矢量，r＝[x y z]^T，m表示為磁矩矢量，

確定所述磁偶極子相對于所述傳感器在所述三維直角坐標系中的坐標矢量為：

r＝[x y z]^T＝[vt R₀ 0]^T

其中v表示為所述鐵磁目標物的運動速度，t表示為所述鐵磁目標物的運動時間，R₀表示為所述鐵磁目標物與所述傳感器之間的最近接觸路徑；

計算在所述三維直角坐標系下的所述磁矩矢量m：

m＝|m|·m'(α,β)

其中|m|表示為磁矩強度，m'(α,β)表示所述磁矩方向的單位矢量，m'(α,β)＝[cosαsinβ sinαsinβ cosβ]^T，α表示所述磁矩方向在所述XOY平面的投影與X軸向的夾角，β表示所述磁矩方向與Z軸向的夾角，α的取值范圍為0到360，β的取值范圍為0到180；

將所述磁偶極子相對于所述傳感器在所述三維直角坐標系中的坐標矢量以及在所述三維直角坐標系下的所述磁矩矢量的計算公式，代入到所述磁偶極子產生的原始感應磁場的計算公式中，得到所述磁偶極子產生的坐標感應磁場的計算公式：

其中B(t)表示為所述磁偶極子產生的坐標感應磁場，μ₀表示為真空磁導率，μ₀＝4π×10^-7H/m，R₀表示為所述鐵磁目標物與所述傳感器之間的最近接觸路徑，|m|表示為磁矩強度，v表示為所述鐵磁目標物的運動速度，t表示為所述鐵磁目標物的運動時間，m'表示為所述磁矩方向；

確定所述傳感器的坐標敏感方向為：

k(θ,φ)＝[cosθsinφ sinθsinφ cosφ]

其中k(θ,φ)表示為所述傳感器的坐標敏感方向的單位向量，θ表示為所述傳感器的原始敏感方向在三維直角坐標系的XOY平面上的投影與X軸的夾角，φ表示為所述傳感器的敏感方向與Z軸的夾角，θ的取值范圍為0到360，φ的取值范圍為0到180。