【摘要】：Overhauser質(zhì)子磁力儀是一種基于電子順磁共振(ESR)和核磁共振(NMR)原理制成的弱磁測量儀器。具有高靈敏度、低功耗、高采樣率等特點,目前已經(jīng)被廣泛的應用于勘探礦物、地下埋藏物和管線探測、考古遺址繪圖、鐵磁物質(zhì)識別、衛(wèi)星測磁等領域。本課題組在JOM-3 Overhauser磁力儀的基礎上,成功研制出JOM-4新一代Overhauser磁力儀。本文首先介紹了Overhauser磁力儀的研究意義和國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,闡述了Overhauser磁力儀的工作原理、儀器的系統(tǒng)設計和儀器的主要指標。軟件實現(xiàn)了RTC時間、時間設置和測量過程中時序控制。針對不同的測量環(huán)境,提出了4種調(diào)諧方式,并優(yōu)化了自動搜索頻率點個數(shù),縮短了自動搜索調(diào)諧時間。設計并制作了在梯度線圈30cm×30cm×10cm的中心區(qū)域產(chǎn)生0-15000n T/m均勻梯度場裝置,使用該裝置研究并標定了JOM-4SF磁力儀的梯度容限值大于10000n T/m。使用野外測試數(shù)據(jù)研究了儀器的分辨率,得到JOM-4SF和JOM-4SFG的分辨率均小于0.01n T。提出了直接法和間接法來獲得儀器靈敏度估計值,在不同電磁環(huán)境下對JOM-4系列儀器靈敏度進行了測量。估計結(jié)果表明在電磁環(huán)境干擾大的情況下,間接法可以準確的進行靈敏度估計。最終,用同步法獲得JOM-4SF磁力儀的靈敏度為0.046n T@3s,用梯度法獲得JOM-4SFG磁梯度儀的靈敏度為0.042n T@3s。使用產(chǎn)生不同場強的螺線管裝置對JOM-4SF儀器的磁測范圍進行了研究,測試結(jié)果表明儀器可在20000n T-120000n T場強范圍內(nèi)準確的獲得磁場值。最后,對100mm迫擊炮彈鑄鐵外殼進行了實測,測試結(jié)果表明,JOM-4SF磁力儀和JOM-4SFG磁梯度儀均能準確識別出迫擊炮彈鑄鐵外殼位置。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P631.23
【圖文】：

(a) JOM-4SF Overhauser 磁力儀 (b) JOM-4SFG Overhauser 磁梯度儀圖 1.1 JOM-4 系列 Overhauser 磁力儀1.3 論文研究內(nèi)容通過閱讀 Overhauser 質(zhì)子磁力儀相關(guān)文獻，了解國內(nèi)外磁力儀的發(fā)展現(xiàn)狀，在深入學習、研究 JOM-3 Overhauser 質(zhì)子磁力儀的基礎上，對 JOM-4 磁力儀的硬件電路進行了小型化設計。在軟件上實現(xiàn) RTC 功能和測量過程鐘循環(huán)時間的控制，提出并實現(xiàn)了滿足不同測量環(huán)境的四種調(diào)諧模式。為了研究 JOM-4 磁力儀的梯度容限指標，設計、制作了在中心 30cm×30cm×10cm 矩形區(qū)域產(chǎn)生均勻梯度場裝置。為了研究其靈敏度指標，提出了用直接測量法和間接測量法來表征磁力儀的靈敏度。在室外對儀器的分辨率、靈敏度、梯度容限、磁測范圍等指標進行了實測，給出了相關(guān)指標值。最后，使用 JOM-4SF 磁力儀和 JOM-4SFG 磁梯度儀對 100mm 迫擊炮彈鑄鐵外殼位置進行了標定。

第 2 章 Overhauser 磁力儀工作原理和系統(tǒng)設計 數(shù)字板采用 ARM+CPLD 的架構(gòu)設計，其中 ARM 選用 S的 STM32F407ZGT6 芯片，主要完成測量時序控制、極化號控制、ADC 信號轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲等功能，CPLD 選用 A司生產(chǎn)的 EPM1270ATI144-10N 芯片，主要完成對模擬板返信號進行精準的數(shù)頻。 電源板主要完成將電池輸入的 12V 穩(wěn)定的供給數(shù)字板、模顯板并具有過壓保護功能。 鍵顯板由顯示板和按鍵板兩部分組成，主要完成人機交互板、模擬板進行小型化設計后的 JOM-4 Overhauser 磁力儀內(nèi)示。

圖 3.2 RTC 時鐘顯示界面成了 RTC 實時顯示功能后，儀器需要設置當?shù)氐臅r體設置流程如圖 3.3 所示，圖中 offset 變量表示輸ffer[]數(shù)組用來記錄按鍵值，key 變量表示按鍵值，示函數(shù)，將按鍵值顯示到指定位置。測量界面按鍵5系統(tǒng)時間設置界面按鍵‘C’是offset<13buffer[offset++]=key是按鍵‘0-9’是否

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本文編號：2806732