[实用新型]台阵式磁通门磁力仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种适用于野外流动观测的台阵式磁通门磁力仪，属于地磁观测设备领域。

背景技术

地磁观测是地磁学科研究和发展的基础，是人们获得和应用地磁场信息的来源。地磁观测的任务是保证连续、完整、准确、可靠地记录各种地磁现象，即地磁场的各种时间变化和空间分布规律，包括变化量极小和区域性极强的震磁信息。

中国常规的地磁台网是为了监测大背景的地磁场变化而建，相对于地震地磁前兆异常监测工作的需要来说，地磁台网的台站间距太大。因此，在小区域内建设地磁台阵，加密布设高灵敏度矢量磁力仪，以监测地震危险区的地磁变化，对实现地震的短临预测和震后快速跟踪就显得尤为必要。

磁通门磁力仪是上世纪20年代兴起的弱磁场测量设备，并因其灵敏度高、频带宽、易于实现数字化等优点，目前已经成为地磁相对记录的典型设备，广泛应用于地磁观测台站，测量地磁场水平、垂直和偏角三个方向的相对变化。但现有使用的磁通门磁力仪体积较大，不适于野外环境下灵活使用，给台阵组网过程带来不便；同时，国内的同类磁通门传感器结构中，感应线圈同时也作为补偿线圈，其缺点为：当补偿电流较大时，且由于横场效应的存在，将使得磁传感器产生非线性感应，从而产生零点漂移。

如何对台阵式磁通门磁力仪进行结构改进，提高信号处理过程的前提下，满足野外环境使用的需要，就成为本实用新型所要解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术和结构的不足，本实用新型旨在提供一种信号处理质量好、频带宽、灵敏度高、结构小巧、使用灵活的台阵式磁通门磁力仪，以满足野外环境下建立地磁台阵的使用需要。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

台阵式磁通门磁力仪，包括三分量磁通门探头、一体结构的模拟信号处理单元和主机单元，模拟信号处理单元分别与三分量磁通门探头的信号输出端和主机单元的信号输入端连接。

模拟信号处理单元对三分量磁通门探头输出的模拟信号进行调制处理，转换成数字信号后传送到主机单元中。

主机单元发出控制指令，接收观测数据并进行高斯滤波、存储，并利用网络接口将处理后探测信号向上级的观测中心远程传送。

所述三分量磁通门探头中三个方向的磁通门传感器分别包括磁芯、磁芯骨架、激励线圈、托盘、感应线圈、补偿线圈和线圈骨架，磁芯骨架为环形结构，磁芯骨架的横截面形状为U形，磁芯骨架固定在托盘上。磁芯缠绕在U形磁芯骨架内，激励线圈缠绕在磁芯骨架外。托盘插接在线圈骨架内，线圈骨架外围依次缠绕着感应线圈和补偿线圈，感应线圈、补偿线圈和激励线圈通过信号输出端分别与模拟信号处理单元连通。

所述磁芯为软磁薄带磁芯。

所述模拟信号处理单元包括与三分量磁通门探头输出端顺序连接的前置选频放大器、鉴相器、积分器、低频滤波器、模数转换模块和单片机，以及顺序连接在单片机与三分量磁通门探头回路上的数模转换模块和准恒流源，准恒流源的输出端连接在补偿线圈上，用于通过补偿线圈产生人工磁场；还包括负反馈网络，负反馈网络的输入端连接在积分器与低频滤波器之间，输出端连接在线圈骨架的补偿线圈上；还包括激励电路和倍频电路，倍频电路的输出端连接在鉴相器上，激励电路的两个输出端分别与激励线圈和倍频电路的输入端连接；单片机的输出端连接在主机单元上。

所述主机单元为基于X86架构的微处理器，主机板上还设有GPS接收/授时模块和网络接口，GPS接收/授时模块用于GPS卫星定位和授时，网络接口用于与外界进行远程信息传送。

本实用新型所述的台阵式磁通门磁力仪，利用数模转换模块和准恒流源使设置在感应线圈外围的补偿线圈产生一个大小相同、方向相反的补偿磁场，以抵消绝大部分的外界自然磁场，从而使探头工作在近零场状态，提高了仪器的测量灵敏度，改善了仪器的温度性能。同时，模拟信号处理单元与嵌入式主机单元的一体化结构设计，还大大简化了磁力仪的结构、缩小了体积，使其更适应野外环境下的流动观测使用需要，为建立地磁台阵提供了有利条件。设置在主机单元上的GPS接收/授时模块和网络接口，不仅保证了探测地点和时间的准确性，还通过网络接口实现探测信息的快速共享和及时传送，并且实现各节点磁通门磁力仪的远程监控和使用，保证了观测数据的质量，提高了操控灵活性和使用方便性，其整个结构特别适于在野外环境下建立地磁台阵使用。

附图说明

图1为本实用新型所述三分量磁通门探头的结构示意图；

图2为本实用新型所述磁通门传感器的装配结构示意图；

图3为本实用新型所述模拟信号处理单元和主机单元的结构原理简图。

具体实施方式