[发明专利]一种基于GPS同步的航空超导全张量磁梯度测控装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空超导全张量磁梯度测控装置，尤其是一种基于GPS实现同步采集并具有姿态补偿和SQUID读出电路智能调控功能的航空超导全张量磁梯度测控装置。

背景技术

航空超导全张量磁梯度测量系统是通过在航空平台上搭载磁测设备，利用飞行过程中获取的由磁性矿产资源引起的地磁异常信息，从而实现对地下磁性地质性和矿体高效率、高精度的三维定位，并获取它们的空间分布信息。它具有探测效率高，单位面积运行成本低等特点，并相对总场和分量场航磁测量，具有跨时代的意义，是目前航空磁物探技术的重要发展方向和国际研究前沿。

组成超导全张量磁梯度计的核心器件是超导量子干涉仪(SQUID：Superconducting QUantum Interference Device)，而由SQUID组成的超导磁传感器是目前已知灵敏度最高的磁传感器，能够测量非常微弱的磁信号，而且利用SQUID测量磁梯度时传感器间距小(厘米级)，是目前实现高灵敏全张量磁梯度测量的唯一选择。不过SQUID在存在诸多优点的同时也存在一些局限，首先组成超导全张量磁梯度计的核心器件SQUID由于工艺的局限性，在每次上电工作时，需要手工或自动调整其多变的读出电路工作参数；其次SQUID对射频和涡流非常敏感，经常由于电磁兼容处理不到位导致其工作不正常；再者由于航空测量平台是运动的，需要在实现其原始输出信号同步采集的同时，还须通过高精度的姿态投影进行磁补偿以消除切割地磁场所引入的干扰。由于上述局限性的存在，从而对航空超导全张量磁梯度测控装置的研制提出了很大的挑战。

研制航空超导全张量磁梯度测量装置对国家矿产资源保障体系的建设和国民经济发展均具有十分重要的意义，但目前我国在航空超导全张量磁梯度测量系统研制方面，除中国科学院上海微系统与信息技术研究所承担的由中央财政部主持的“航空超导全张量磁梯度测量装置”重大仪器专项项目，尚未开展任何相关的研究，而且国外鲜有报道，从而与之配套的测控装置几乎需要从零开始构建。

综上所述，在国内外尚未见有关航空超导全张量磁梯度测控装置的公开报道，而其成功研制对我国矿产资源储备具有十分重要的战略意义。从而引导出本发明的构思。

发明内容

为了解决航空超导全张量磁梯度组件的测控问题，本发明提供一种基于GPS同步的航空超导全张量磁梯度测控装置，该装置不仅能在降低射频干扰影响的基础上实现SQUID读出电路的智能调控，而且还能在广域范围内通过高精度的同步测量，并经姿态投影后有效消除在运动时切割地磁场所引入的干扰。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：航空超导全张量磁梯度测量系统主要由飞行平台、悬吊与吊舱子系统以及全张量测量子系统组成，其中航空超导全张量磁梯度测控装置位于悬吊与吊舱子系统中的吊舱内。从功能实现角度，航空超导全张量磁梯度测控装置通常需要由SQUID读出电路、数据采集与通讯组件、飞行位置与姿态信息记录组件、工作环境监测组件以及人机界面组件组成，并以数据采集与通讯组件为核心采用星型拓扑结构连接其它四个组件，其中SQUID读出电路用于实现磁梯度及参考磁场到电量的转换；数据采集与通讯组件则用于完成全张量及其它辅助信号的同步采集、存储和通讯；飞行位置与姿态信息记录组件则用于记录超导全张量磁梯度组件的位置和姿态信息；工作环境监测组件则用于提供全张量磁梯度测量系统的气压、温湿度、液氦液位以及供电电池状态等辅助信息；人机界面组件则用于以人机对话的方式展现所有被测对象的信息。