隨著地表淺層礦產資源的逐漸枯竭,尋找深部礦和隱伏礦成為解決資源危機的緊迫任務。井中磁測由于探頭深入地下,遠離地表磁性物質干擾,更加靠近地下深部礦產,十分適合尋找深部礦和隱伏礦。井中磁測從磁總場、磁三分量測量,逐漸向磁梯度張量測量方向發(fā)展,磁梯度張量具有信息豐富、受地磁場影響小等優(yōu)點,在尋找和定位深部礦和隱伏礦方面更具有優(yōu)勢。旋轉調制法是一種新穎的張量測量方法,有別于傳統(tǒng)差分式磁梯度張量系統(tǒng),在旋轉法張量測量過程中,磁傳感器繞旋轉軸按一定轉速進行旋轉,將有用信息調制到指定頻點,利用泰勒展開公式和傅立葉分析的方法,從頻率域對信號進行分析,提取指定頻率信號的特征,從而得到磁梯度張量。旋轉法磁梯度張量測量系統(tǒng)能夠利用兩個甚至一個單軸磁傳感器來獲取全部張量信息,傳感器數量減少,能簡化系統(tǒng)的復雜度,對于張量測量系統(tǒng)的實現、系統(tǒng)優(yōu)化、誤差校正等具有重大意義。除此之外,旋轉法張量測量可以通過增加旋轉坐標系的個數來測量高階張量,從而得到更加豐富的磁場信息,對于拓寬張量測量研究方向和進行高階張量測量具有重大的積極意義。論文從理論推導旋轉法測量原理出發(fā),分析和仿真驗證了旋轉法測量原理的可行性和先進性,然后根據旋轉法測量原理設計和搭建磁梯度張量測量系統(tǒng),包括旋轉運動機械結構設計、運動控制與數據采集電路設計、儀器坐標系與大地坐標系對準模塊設計和系統(tǒng)交互軟件設計等,完成基于旋轉法的磁梯度張量測量系統(tǒng)的搭建。最后設計和實施相關實驗,并對實驗結果進行分析。設計磁偶極子實驗,通過分析實驗數據并與仿真數據進行對比,驗證旋轉法張量測量系統(tǒng)的正確性;設計地下磁層模擬實驗,模擬張量測量系統(tǒng)測井時穿過地下磁層的情況,為野外井中磁測和數據處理打下基礎;設計旋轉法與差分法磁通門張量系統(tǒng)的對比實驗,實驗結果說明了旋轉法張量測量系統(tǒng)的實用性;設計張量不變量校正實驗對張量系統(tǒng)進行誤差校正,改善系統(tǒng)精度,校正后張量模值的改善比達到3.74;進行旋轉法磁梯度張量系統(tǒng)分辨率測試實驗,旋轉法張量系統(tǒng)的分辨率能夠達到8.76n T/m;最后進行井中探測實驗,證明儀器具有實用性。
【學位單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：P631.2
【部分圖文】：

相比較于傳統(tǒng)的磁梯度張量測量系統(tǒng)，旋轉法能在不增加硬件成本的情況下，通過增加旋轉坐標系的個數來獲取高階張量[16]，得到更豐富的磁場信息，對井中磁測的發(fā)展有重要意義。1.2 國內外研究現狀已有的井中磁測分為井中磁總場和磁三分量測量，為獲取更加豐富的井中磁場信息，逐漸從磁總場過渡到磁三分量、磁梯度張量測量。首先介紹磁總場測量的研究情況，2007 年俄羅斯 Ural Federal University 的 Quantum MagnetometryLaboratory 研制了 LOM-2 型高靈敏度井下總場磁力儀[17]（Overhauser），圖 1.1所示為傳感器探頭和梯度容限測試實驗，傳感器探頭直徑僅為 35mm，井下儀器直徑為 42mm，量程為 30000~70000nT，梯度容限為 30000nT/m，分辨率為 0.01nT，最高工作溫度為 90℃。

第 1 章 緒論個測斜儀，精度為 0.3°；(b)為三個相互垂直的高精度光纖陀螺儀，每小于 1.5°；(c)為三軸磁力儀，x、y 軸量程為±50000nT，分辨率為 6.1nT，為±70000nT，分辨率為 8.5nT，三軸磁場與三軸陀螺儀方向對準。三軸量磁場三分量，利用三軸高精度光纖陀螺儀和兩個測斜儀數據的融合對量進行高精度定向，獲得高質量的井中三維磁場數據。

圖 1.2 德國 Braunchweig 大學 GBM 結構圖本 JOGMEC(Japan Oil, Gas and Metals National Corporation) EM 系統(tǒng)[19]，目的是提高采收率和監(jiān)測儲層中油氣和流體的分布線圈和 HTS-SQUID 接收探頭兩部分組成，圖 1.3 所示為 SQUID 信SQUID 傳感器部署在深井中，發(fā)射線圈產生 27500A·m2的磁矩，磁信號，最終得到磁場數據。在實驗室環(huán)境下該系統(tǒng)能夠進行 300探測。
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本文編號：2854483