本發明專利技術涉及一種球形反饋三分量磁通門磁梯度全張量探頭。是在球形不導電材料外表刻有三個方向相互垂直交叉的漆包線纏繞槽；球內裝有三個以上三分量磁通門傳感器，三分量磁通門傳感器通過控制電路連接三軸球形反饋線圈形成閉環構成三分量磁通門磁梯度全張量探頭。與現有技術相比球形線圈產生的均勻場比其它種類反饋線圈產生的大，在相同均勻度下，球形反饋線圈所占體積最小，把多個磁通門傳感器放在一個三軸球形線圈中，保證了磁通門在零磁附近的環境中工作狀態穩定，避免了每個磁通門分別反饋時反饋線圈的互擾，便于校正，大大減少了基線距離，提高了系統精度，特別適合在航空、航天等空間受限的環境中應用，擴展張量儀的應用范圍。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種地球物理勘探裝置，尤其是球形反饋三分量磁通門磁梯度全張量探頭。
技術介紹
磁梯度張量探頭是一種測量磁場在空間沿直角坐標系中xyz三個方向變化率的傳感器。由于此類傳感器需要對磁場方向敏感，故目前張量探頭的實現主要有兩種方式，一種是由超導量子干涉器件組合而成，如德國的LTS-SQUID航空全張量磁梯度張量儀 [R. Stolz et al, Magnetic full-tensor SQUID gradiometer system for geophysical applications, The Leading Edge, 2006, 25 (2) : 178-180.],澳大利亞 GETMAG 磁梯度張量儀[P. Schmidt et al, GETMAG-a SQUID magnetic tensor gradiometer for mineral and oil exploration, Exploration Geophysics, 2004, 35:297-305.]等。超導系統不能在常溫下使用，價格昂貴，特別是不適合空間探測。因此出現了另一類張量探頭，即由磁通門構成的張量探頭，如美國地質調查局的正四面體形磁通門張量探頭[PJ. Brown et al, A case study of magnetic gradient tensor invariants applied to the UXO problem, U. S. Geological Survey, 2004 :1_4. ]。IBM研制的使用亥姆赫茲線圈分別反饋的磁通門張量探頭[RH· Koch et al, Room temperature three sensor magnetic field gradiometer, Review of Scientific Instruments, 1996，64(I) :230-235.]。由于磁梯度張量的每個分量是梯度，故與之相關的梯度計有Bartington公司設計的高穩定性磁通門梯度探頭 [G. Bartington et al, A high-stability fluxgate magnetic gradiometer for shallow geophysical survey application. Archaeological Prospection, 2004， 11:19-34.]和丹麥設計的高精度梯度探頭[J. M. G. Merayo et al, Triaxial fluxgate gradiometer of high stability and linearity, Sensors and Actuators A, 2005，120:71-77.]。磁通門張量探頭具有價格低廉，溫度范圍廣泛等優點，但是由于磁通門傳感器本身的缺陷，使得磁通門張量探頭的精度較低，主要是系統的穩定性差，誤差大。因此在地磁場環境下工作的高精度磁通門張量探頭必須具有反饋線圈(也可稱為補償線圈)，使得磁通門工作在零磁場附近，減少溫度靈敏度，增加動態范圍，提高精度等。目前的磁通門張量探頭要么沒有反饋部分，要么在單個磁通門上進行反饋，然后再構成張量系統。這種方式存在的問題是作用在某個磁通門上的反饋線圈會對其它磁通門進行干擾。比如反饋線圈半徑為5cm，電流2. 5A，那么當磁通門I z方向的補償線圈在此磁通門中心處產生45000nT的磁場來抵消地磁場時, 在與其相距27cm的磁通門2的中心將產生約400nT的磁場。在實際實現過程中由于受不可避免的安裝誤差等影響，這些干擾磁場無法相互抵消，造成較大的系統誤差，在運動情況下會轉化為隨機誤差，難以消除。特別是在航空航天安裝空間有限以及為提高微分的近似程度而需要磁通門之間基線(即磁通門中心點之間的距離)較小的情況下，此干擾磁場的影響尤為明顯。
技術實現思路
本專利技術的目的就在于針對上述現有技術的不足，提供一種把多個磁通門傳感器放在一個三軸球形線圈中的球形反饋三分量磁通門磁梯度全張量探頭。本專利技術的目是通過以下技術方案實現的球形反饋三分量磁通門磁梯度全張量探頭，是在球形不導電材料外表刻有三個方向平行于笛卡爾坐標系垂直交叉的等寬、不等深、等間距分布的漆包線纏繞槽；球體內部裝有三個以上三分量磁通門傳感器，三分量磁通門傳感器通過螺栓固定在球體內部的十字形支架上，球體外部裝有控制電路，三分量磁通門傳感器通過控制電路連接三軸球形反饋線圈形成閉環，構成三分量磁通門磁梯度全張量探頭。三分量磁通門傳感器在球體內的分布為第一三分量磁通門傳感器I和第三三分量磁通門傳感器3沿X軸方向分別放置，第四三分量磁通門傳感器4和第二三分量磁通門傳感器2沿Y軸方向分別放置，在空間上構成以坐標原點為中心的十字形，三分量磁通門傳感器I、三分量磁通門傳感器2、三分量磁通門傳感器3分別通過控制電路與三軸球形反饋線圈連接，三分量磁通門傳感器4為參考磁通門。按X軸方向分別放置磁通門I和磁通門3，按y軸的方向分別放置磁通門4和磁通門2，由四個三分量磁通門傳感器和三軸球形反饋線圈所構成張量探頭的輸出表達式為G本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種球形反饋三分量磁通門磁梯度全張量探頭，其特征在于，是在球形不導電材料外表刻有三個方向平行于笛卡爾坐標系垂直交叉的等寬、不等深、等間距分布的漆包線纏繞槽；球體內部裝有三個以上三分量磁通門傳感器，三分量磁通門傳感器通過螺栓固定在球體內部的十字形支架上，球體外部裝有控制電路，三分量磁通門傳感器通過控制電路連接三軸球形反饋線圈形成閉環，構成三分量磁通門磁梯度全張量探頭。
【技術特征摘要】
1.一種球形反饋三分量磁通門磁梯度全張量探頭，其特征在于，是在球形不導電材料外表刻有三個方向平行于笛卡爾坐標系垂直交叉的等寬、不等深、等間距分布的漆包線纏繞槽；球體內部裝有三個以上三分量磁通門傳感器，三分量磁通門傳感器通過螺栓固定在球體內部的十字形支架上，球體外部裝有控制電路，三分量磁通門傳感器通過控制電路連接三軸球形反饋線圈形成閉環，構成三分量磁通門磁梯度全張量探頭。2.按照權利要求I所述的球形反饋三分量磁通門磁梯度全張量探頭，其特征在于，三分量磁通門傳感器在球體內的分布為第一三分量磁通門傳感器(I)和第三三分量磁通門傳感器⑶沿X軸方向分別放置，第四三分量磁通門傳感器⑷和第二三分量磁通門傳感器(2)沿Y軸方向分別放置，在空間上構成以坐標原點為中心的十字形，三分量磁通...
【專利技術屬性】
技術研發人員：隨陽軼，李光，林君，王世隆，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：
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