【摘要】：井中磁法勘探是地球物理探測(cè)的重要手段之一,與地面磁測(cè)和航空磁測(cè)相比,可以提供更為豐富、準(zhǔn)確的地下磁異常分布信息。井中磁測(cè)最新方向是磁梯度張量測(cè)量,測(cè)量的是三個(gè)正交磁場(chǎng)分量的梯度,與傳統(tǒng)的磁總場(chǎng)及其三分量測(cè)量相比,它受背景地磁場(chǎng)和磁性套管的影響更小、空間分辨率更高、對(duì)方向誤差不敏感,更適合于井中磁勘探。本文使用旋轉(zhuǎn)調(diào)制法進(jìn)行磁梯度張量的測(cè)量。旋轉(zhuǎn)調(diào)制法是通過(guò)旋轉(zhuǎn)磁傳感器分離磁標(biāo)勢(shì)的不同階導(dǎo)數(shù),利用傅立葉變換將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換到頻域,并在頻域進(jìn)行信號(hào)處理,獲取特定諧波的信息,計(jì)算出二階磁梯度張量。該方法不受磁傳感器類型限制,可以求解出全部張量分量,能提高儀器的直流和低頻性能,極大地改善了儀器的梯度不平衡度。本文從旋轉(zhuǎn)調(diào)制法的基本原理出發(fā),以項(xiàng)目組研制的井中磁梯度全張量?jī)x為研究對(duì)象,研究目的是進(jìn)一步提高張量?jī)x的測(cè)量精度。本文對(duì)張量系統(tǒng)的誤差來(lái)源、誤差傳遞過(guò)程進(jìn)行分析,并根據(jù)誤差影響大小分類。其中,主要誤差包括磁通門自身的標(biāo)度因子誤差、三個(gè)傳感器坐標(biāo)系下的安裝誤差、傳感器坐標(biāo)系與儀器坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換誤差。次要誤差包括有限長(zhǎng)度測(cè)量參數(shù)誤差、忽略高階張量項(xiàng)誤差、旋轉(zhuǎn)軸偏移和溫度漂移等。建立了主要誤差的誤差模型,利用兩個(gè)獨(dú)立的張量旋轉(zhuǎn)不變量對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)定。1000次隨機(jī)誤差仿真表明,校正后相對(duì)誤差的均方根小于8%。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn),制定了校正算法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方案,并在磁場(chǎng)均勻區(qū)進(jìn)行了校正實(shí)驗(yàn),最終張量模值的改善比為3.74。井中磁測(cè)的難點(diǎn)在于井下磁場(chǎng)信息在大地坐標(biāo)系中的對(duì)準(zhǔn),通過(guò)坐標(biāo)變換矩陣將儀器坐標(biāo)系中的磁場(chǎng)信息重新定位到大地坐標(biāo)系中。利用姿態(tài)角測(cè)量器件MEMS陀螺儀和加速度計(jì),通過(guò)四元數(shù)法將歐拉矩陣的九個(gè)待求量轉(zhuǎn)換為四個(gè),再通過(guò)卡爾曼濾波融合算法,借助張量?jī)x獲得的磁場(chǎng)信息,實(shí)現(xiàn)了地磁輔助的井下磁場(chǎng)信息的重新定位,其中俯仰角和橫滾角的定位精度是0.1°。通過(guò)無(wú)磁轉(zhuǎn)臺(tái)模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法的有效性。實(shí)際井下測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證了校正算法和姿態(tài)角計(jì)算方法的可行性。本文所完成的工作是對(duì)基于旋轉(zhuǎn)調(diào)制法的井中磁梯度全張量?jī)x的誤差分析與校正,進(jìn)一步提高了儀器的測(cè)量精度,為井中高階磁梯度張量?jī)x校正提供了一定的參考和技術(shù)支撐。
【圖文】：

.1 機(jī)載 LTS-SQUID 磁梯度全張量測(cè)量S 以磁通門為磁傳感器，研制了四。最初用于檢測(cè)火山磁性的影響，，后來(lái)序和自旋標(biāo)定方法。圖 1.2 四面體型張量?jī)x TMGS

四面體型張量?jī)xTMGS
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP212;P631.2

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本文編號(hào)：2676065