[发明专利]一种差分式旋转全张量仪校正方法及装置

说明书

本发明实施例公开了一种差分式旋转全张量仪校正方法及装置，属于张量仪校正技术领域，该方法根据传感器坐标系与仪器坐标系中的张量转换关系，创建误差模型，计算出误差模型中的系数矩阵，从而可通过该误差模型，计算出校正后的张量值，解决了现有技术中不存在差分式旋转全张量仪的误差分析与校正的方法的问题。

技术领域

本发明涉及张量仪校正技术领域，具体涉及一种差分式旋转全张量仪校正方法及装置。

背景技术

在地球物理探测中，人们通过大规模的地磁测量及分析地磁偏角的变化去测定磁性铁矿床以及铜、镍、铬、金刚石等各种矿石的分布。目前针对陆地的磁测方式包括航空磁测，地面磁测和井中磁测。

目前井中常见的磁测为磁总场和磁场三分量测量，但这两种方式受地磁场和钻孔内套管的影响大，另外，磁场三分量测量对方向极度敏感。磁梯度张量相对于磁总场和磁场三分量来说有许多优势。磁梯度张量仪是一种用来测量磁场三分量梯度的仪器，已经成为地球磁场测量中的有力工具。相比于井中磁总场和磁场三分量测量，磁梯度全张量测量能提供更多的信息，受地磁场时间、空间变化和钻孔内套管的影响较小，具有矢量测量的好处，但是没有其对方向的极端敏感，能很好的勾画出磁源边界，区分场源。

磁梯度张量有三种不同的测量原理，分别是泰勒级数展开法、旋转调制法和弦振动法。其中泰勒级数展开法只适合基线非常小的超导张量仪，由于需要低温环境以及钻孔尺寸的限制，并不适合井中磁梯度张量测量。弦振动法只能测量部分张量分量，不是全张量，在井中也难以部署多个模块来形成全张量测量。旋转调制法是利用旋转将磁场的不同阶导数分离，从而获得一阶张量的分量。该方法使得仪器的直流和低频性能不受传感器的性能影响，梯度不平衡也不再由工程精度决定，提高了仪器的灵敏度。2015年，澳大利亚CSIRO的Keith Leslie等人根据旋转法原理开发出了第一个可以应用于井下的磁梯度全张量仪，但是该磁梯度全张量仪还没有进行配套的误差分析与校正，磁梯度全张量仪本身的测量误差导致测量结果与真实值相比存在差距。

目前国内外没有差分式旋转全张量仪的误差分析与校正的方法。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种差分式旋转全张量仪校正方法及装置，用以解决现有技术中不存在差分式旋转全张量仪的误差分析与校正的方法的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供下述技术方案：

本发明实施例提供一种差分式旋转全张量仪校正方法，所述方法包括：

获取所述差分式旋转全张量仪上放置的两个磁通门，分别在第一传感器坐标系、第二传感器坐标系、第三传感器坐标系下的各张量分量与该坐标系下的电压二次谐波的第一关系，其中，所述两个磁通门放置在所述差分式旋转全张量仪上的圆盘上，均与所述圆盘相切，所述两个磁通门反向平行，所述第一传感器坐标系、第二传感器坐标系、第三传感器坐标系，分别是绕预设第一坐标系的Z轴旋转0°、120°、240°后的坐标系，所述预设第一坐标系的Z轴垂直向上、X轴水平向右，Y轴垂直纸面或屏幕向外；

获取所述第一传感器坐标系、所述第二传感器坐标系、所述第三传感器坐标系下的张量，分别与仪器坐标系下的张量的转换关系；

根据各第一关系以及各转换关系，创建误差模型，其中，所述误差模型为所述第一传感器坐标系、所述第二传感器坐标系、所述第三传感器坐标系下的张量分别对应的所述仪器坐标系下的张量，与该坐标系下的电压二次谐波的第二对应关系；

获取两个磁梯度张量分量不变量；

根据所述误差模型，以及所述两个磁梯度张量分量不变量，通过最小二乘法以及MATLAB数值计算方法，计算出所述误差模型的误差系数矩阵，其中，所述误差系数矩阵为各第二对应关系中的所述仪器传感器下的张量所对应的系数矩阵。

进一步的，所述第一关系对应的公式(1)为：