地空頻率域電磁法結合航空電磁法探測效率高和地面電磁法發(fā)射功率大的優(yōu)勢,近年來得到了快速發(fā)展。但是,該方法采用接收空中垂直磁場信號的方式獲取地下電阻率信息,空中垂直磁場相對較弱,且隨著收發(fā)距的增大迅速衰減。其次,傳感器空中移動接收信號會因為姿態(tài)變化耦合其他分量信號,引入姿態(tài)噪聲,同時旋翼機的載重較低,對傳感器的重量提出較高要求。本文針對以上問題做了如下工作:1)為確定傳感器的設計需求,介紹了地空頻率域電磁法的原理,并分析了其響應信號的特征。分析了空心線圈傳感器測量磁場信號的基本原理,給出了空心線圈傳感器的靈敏度計算公式,確定了適合地空頻率域探測的阻尼狀態(tài)。2)研究了空心線圈傳感器的優(yōu)化設計方法,建立空心線圈內阻、分布電容、電感、匹配電阻和重量的數(shù)學模型,針對空心線圈的源阻抗特點設計差分前置放大電路。建立空心線圈傳感器的等效噪聲模型,分析了傳感器等效電壓噪聲與線圈匝數(shù)和直徑的關系。最后針對實際應用需求,建立基于重量約束的傳感器噪聲優(yōu)化設計模型,計算獲得最優(yōu)解。3)設計了三分量空心線圈傳感器。針對各分量傳感器之間的相互影響問題,做了相應仿真分析,進而確定了垂直共心的三分量線圈結構。然后,定量... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

國內外帶芯感應式傳感器

（a）MFS-06e （b）AMTC-30 （c）空心磁芯線圈傳感器 圖 1.1 國內外帶芯感應式傳感器空心線圈傳感器廣泛應用于電磁探測中，現(xiàn)有的常用于電磁探測的感應式空心線圈傳感器主要有：加拿大鳳凰公司的 MTEM-AL[26]，加拿大 Geonics 公司生產的 Rigid-coil 和 3D-3 傳感器[27]，用于地面電磁探測； Chen 等人詳細分析了AEM 傳感器的優(yōu)化設計方法，研制了高靈敏度機載瞬變電磁傳感器[28]，直徑為1.1 m，諧振頻率為 35.6 kHz； Chen 等人優(yōu)化設計的低噪聲航空瞬變電磁傳感器[26]，重量為 2.5 kg。吉林大學符磊等人采用磁通負反饋的方式降低傳感器諧振頻率噪聲，研制了應用于瞬變電磁探測系統(tǒng)的空心線圈傳感器[29]。以上傳感器均為時間域電磁法設計，未討論線圈傳感器的頻域特性，且尺寸較大，重量較高

第 1 章緒論在三分量傳感器研究方面，Asaf Grosz 等人研制的小尺寸三軸正交搜索線圈器[30,31]如圖 1.3 所示。傳感器由三個正交的單分量磁傳感器組成，其靈敏度 12pT/Hz1/2，尺寸為 72 mm×69 mm×69 mm，所有的線圈與電路均放置在一蔽盒中。在設計過程中考慮了三分正交傳感器之間的串擾問題，感應式傳感串擾主要是線圈感應電流產生的二次磁場以及磁芯串擾。為降低串擾對測量響，提出了一種三軸感應磁傳感器的串擾補償方法，并進行了實驗驗證，證補償算法的可行性。試驗結果表明，在整個磁力計帶寬中串擾已經降低到以下。此外， Shi 等人優(yōu)化設計了一款三軸感應磁力儀[32]，在補償傳感器之間串擾的基礎上，考慮了三軸感應磁力儀的不正交角度對系統(tǒng)測量的影響基于非線性最小二乘法的不正交角度校正法對感應式磁力儀進行校正。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]陣列式淺地表電磁探測系統(tǒng)控制模式研究[J]. 周逢道,郭群,郭英杰,白冉明,李剛.  儀器儀表學報. 2018(07)
[2]星載感應式空心磁芯磁傳感器的研究[J]. 王言章,黃文雪,時洪宇.  儀器儀表學報. 2017(12)
[3]多分量地震監(jiān)測系統(tǒng)AETA的感應式磁傳感器磁棒研制[J]. 雍珊珊,王新安,龐瑞濤,金秀如,曾敬武,韓朝相,徐伯星.  北京大學學報(自然科學版). 2018(03)
[4]電磁法勘探中梯度場測量方法研究[J]. 劉長勝,劉鵬,曾新森,張景元,史志輝.  儀器儀表學報. 2017(04)
[5]偽隨機碼相關檢測的MDS-MAP定位算法[J]. 劉洲洲,張亞杰.  電子測量與儀器學報. 2017(02)
[6]一種用于TEM高靈敏度感應式磁場傳感器設計[J]. 劉凱,米曉利,朱萬華,閆彬,劉雷松,方廣有.  地球物理學報. 2014(10)
[7]基于磁通負反饋結構的高靈敏度感應式磁場傳感器研制[J]. 朱萬華,底青云,劉雷松,閆彬,劉凱,方廣有.  地球物理學報. 2013(11)
[8]固定翼航空電磁系統(tǒng)的線圈姿態(tài)及吊艙擺動影響研究與校正[J]. 王琦,林君,于生寶,李冰冰,朱凱光.  地球物理學報. 2013(11)
[9]磁通負反饋空心線圈傳感器特性和噪聲研究[J]. 符磊,林君,王言章,王世隆,楊蒙蒙.  儀器儀表學報. 2013(06)
[10]接地電性源空地瞬變電磁探測傳感器的研制[J]. 林君,符磊,王言章,徐江,嵇艷鞠,楊蒙蒙.  吉林大學學報(工學版). 2014(03)

博士論文
[1]廣域電磁測深儀關鍵技術研究[D]. 蔣奇云.中南大學 2010

碩士論文
[1]AMT磁場傳感器的研究[D]. 陳興朋.中南大學 2012
[2]感應式磁傳感器線圈參數(shù)及其接口電路的研究[D]. 邵英秋.吉林大學 2008



本文編號：3129790