目前國內(nèi)在深遠(yuǎn)海地磁測量中普遍采用潛標(biāo)加掛磁力儀的作業(yè)方式測量地磁日變,針對其布放、回收操作復(fù)雜且勞動強(qiáng)度大的缺點(diǎn),設(shè)計了一套新的一體化便攜式質(zhì)子旋進(jìn)式海洋地磁日變站�；谫|(zhì)子旋進(jìn)式地磁測量的工作原理,采用多周期同步測量法和線性插值的過零數(shù)頻算法提高了拉莫爾旋進(jìn)信號的測頻精度;在現(xiàn)有聲學(xué)釋放系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對聲學(xué)應(yīng)答和釋放過程進(jìn)行了改進(jìn),采用Goertzel算法提高了聲學(xué)釋放信號頻率檢測的計算效率和可靠性;將研制的儀器與國際商用儀器進(jìn)行了陸地對比測試和海上實(shí)驗。結(jié)果表明,研制的海洋地磁日變站性能指標(biāo)滿足海洋地磁測量數(shù)據(jù)的日變改正精度要求,可靠性高,而且海上操作便捷,可替代傳統(tǒng)的海洋地磁日變測量的作業(yè)方式。 

【文章來源】：海洋科學(xué)進(jìn)展. 2020,38(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

海洋地磁日變站結(jié)構(gòu)

地磁測量單元主要由地磁傳感器、極化電路、配諧電路、前置放大、信號調(diào)理電路和頻率計組成(圖4)。主控制系統(tǒng)控制地磁測量單元的極化電路為地磁傳感器提供約0.85 A的短時間極化直流脈沖電流;通過采用快速開關(guān),能在一個周期的拉莫爾旋進(jìn)信號中快速地關(guān)斷電流而不影響信號的測量。地磁傳感器產(chǎn)生的拉莫爾旋進(jìn)信號進(jìn)入配諧電路進(jìn)行選頻放大,經(jīng)過濾波、放大等信號調(diào)理后,依次進(jìn)入高精度頻率計和ADC,利用頻率計獲取高精度的地磁場值,利用ADC獲取拉莫爾旋進(jìn)信號進(jìn)行峰值檢測,使用快速跟蹤算法實(shí)現(xiàn)儀器測量量程內(nèi)的自動配諧[15]。地磁傳感器通過極化產(chǎn)生的μV級拉莫爾旋進(jìn)信號經(jīng)過串聯(lián)諧振電路獲取信噪比較高的原始信號,通過前置放大將微弱信號放大到比較器的門限電壓,經(jīng)過窄帶濾波器濾除通頻帶的諧波干擾和減少毛刺,提高信噪比[16]。然后信號分為2路:一路信號進(jìn)入比較器轉(zhuǎn)換成相同頻率的方波,再進(jìn)入頻率計測量頻率;另一路信號進(jìn)入高精度ADC進(jìn)行峰值檢測[14]。

1 質(zhì)子旋進(jìn)式地磁測量工作原理質(zhì)子旋進(jìn)式地磁測量的工作原理是利用靜態(tài)激發(fā)質(zhì)子在地磁場內(nèi)的拉莫爾進(jìn)動效應(yīng)測量地磁場[11]。質(zhì)子旋進(jìn)式地磁傳感器由無磁性的保護(hù)外殼、富含氫的液體(酒精、煤油等)和置于其中的線圈組成[12],當(dāng)?shù)卮艂鞲衅魑词艿酵饨绱艌鲎饔脮r,液體的質(zhì)子磁矩指向無規(guī)則性,不表現(xiàn)宏觀磁矩。當(dāng)受到外界垂直于地磁場T方向的磁場H0時,液體的質(zhì)子磁矩將按外界磁場H0方向排列(圖1a),這被稱為極化過程[13-16]。當(dāng)切斷外界磁場H0,則地磁場對質(zhì)子有μp×T的力矩作用,試圖將質(zhì)子拉回到地磁場方向。質(zhì)子在自旋和地磁場H對其力矩作用下,質(zhì)子磁矩μp將繞著地磁場T的方向做旋進(jìn)運(yùn)動(圖1b),稱為拉莫爾旋進(jìn)[13-16]。


本文編號：3129130