【摘要】：礦產(chǎn)資源在人類社會發(fā)展過程中具有極其重要的地位和作用。然而,現(xiàn)代人類生活所需要的大多數(shù)礦產(chǎn)資源均來自地下,在不借助外力幫助下,很難單靠自身直接發(fā)現(xiàn)地下礦產(chǎn)資源所處的位置。因此,本文開展了一種三分量磁感式探礦儀的研制,此探礦儀主要通過對自然界的種種礦物質(zhì)或者其他能勘探的對象所造成的磁異常進(jìn)行測量和系統(tǒng)化的研究,從而尋找到礦產(chǎn)位置。針對三分量磁感式探礦儀總體功能需求,本文進(jìn)行了以下工作:1、闡述了課題的選題背景及意義,證明了研制探礦儀的必要性。通過研究相關(guān)的國內(nèi)外文獻(xiàn),討論儀器工作原理和誤差分析,為三分量磁感式探礦儀的開發(fā)奠定了實(shí)際操作可行性基礎(chǔ)。2、課題研制的三分量磁感式探礦儀由下位機(jī)系統(tǒng)和上位機(jī)系統(tǒng)組成,下位機(jī)系統(tǒng)主要包括控制分析模塊和數(shù)據(jù)采集模塊,控制分析模塊由USB接口、DWIN串口屏、RS232串口模塊、電源模塊和SD卡模塊組成,數(shù)據(jù)采集模塊由PNI(Pacific Nanotechnology Incorporated)磁采集模塊、傾角傳感器模塊、RS232串口模塊、電源模塊和GPS實(shí)時定位模塊組成。3、下位機(jī)系統(tǒng)根據(jù)用戶不同的測量要求,設(shè)計(jì)了兩種測量模式,用戶可以對控制分析模塊的串口屏自主設(shè)置探礦儀測量的間隔時間、定時時間和存儲次數(shù)。當(dāng)間隔時間和定時時間均為0時,測量間隔時間不受限,測量不定時,存儲次數(shù)用戶自定義;間隔時間和定時時間不為0時,儀器則按照設(shè)定時間進(jìn)行測量,存儲次數(shù)也是由用戶自定義。上位機(jī)系統(tǒng)(即終端計(jì)算機(jī)模塊)是以Qt為開發(fā)平臺而研發(fā)的界面,可以顯示所測磁場數(shù)據(jù)和角度數(shù)據(jù)在一段時間內(nèi)的變化過程以及任一測量點(diǎn)的定位信息(如經(jīng)度、緯度和高度等),也可以將處理過的數(shù)據(jù)按照成圖格式導(dǎo)出。4、開展了基于STM32F103單片機(jī)的硬件控制電路設(shè)計(jì)、信號采集電路設(shè)計(jì)、信息顯示和存儲設(shè)計(jì)、Qt界面設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理分析等技術(shù)研究,能夠讀取、顯示和存儲磁場、角度及GPS定位數(shù)據(jù)。5、在實(shí)際測量中,儀器探頭并不能完全平行于地球表面,對此系統(tǒng)填加了傾角傳感器模塊進(jìn)行測量地磁數(shù)據(jù)校正。對不同研究對象進(jìn)行測試研究,并將系統(tǒng)儀器帶到野外進(jìn)行實(shí)驗(yàn),通過上位機(jī)界面進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的分析與處理,導(dǎo)出數(shù)據(jù)并成圖。6、參考中華人民共和國國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范(JJF 1519—2015)對儀器進(jìn)行了標(biāo)定。通過分析,研發(fā)的三分量磁感式探礦儀具有良好的穩(wěn)定性能,證明了測量數(shù)據(jù)的有效性;與國外ENVI系列質(zhì)子磁力儀測量的日變觀測曲線圖做對比,證明了儀器的實(shí)際可行性;加入了傾角傳感器進(jìn)行磁場的校準(zhǔn),使測量更加準(zhǔn)確,外加GPS模塊和SD卡實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時定位和存儲;將數(shù)據(jù)輸出到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理,免去了人工操作的誤差。
【圖文】：

圖 1-1 系統(tǒng)總原理框圖1.4 章節(jié)安排第 1 章是引言部分，主要介紹選題目的及其意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及論文總體安排。第 2 章主要介紹三分量磁感式探礦儀工作原理，分別是磁感效應(yīng)原理、三分量磁感式傳感器工作原理以及地磁要素分析。第 3 章主要介紹研究儀器測量地磁場時誤差來源與相關(guān)的校正方法。第 4 章主要介紹三分量磁感式探礦儀的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將下位機(jī)硬件系統(tǒng)細(xì)分為數(shù)據(jù)采集模塊、單片機(jī)模塊、電源模塊、通信模塊和 SD 卡存儲模塊。第 5 章主要介紹三分量磁感式探礦儀的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分為下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)和上位機(jī)界面設(shè)計(jì)。下位機(jī)設(shè)計(jì)探礦儀測量模式進(jìn)行地磁場的測量、數(shù)據(jù)打包和數(shù)據(jù)存，上位機(jī)界面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)果的分析及顯示。

圖 2-1 傳感器布局三個磁傳感器布局定向?yàn)闁|北向下（NED）的系統(tǒng)。箭頭表示行進(jìn)或測量點(diǎn)面對的方向。 Sen-XY 對極性指示器的位置不敏感，，而極性指示器的位置對于 Sen-Z 是至關(guān)重要的。通過參考 PNI 公司的磁感應(yīng)技術(shù)概論“PNI Magneto-Inductive TechnologyOverview”可知，其公司的磁感式傳感器通常被應(yīng)用在 L/R 振蕩電路中，典型的基本電路如圖 2-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P631.23

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本文編號：2679517