[发明专利]一种线圈式矢量磁力仪地磁日变误差校正方法

说明书

本发明提供了一种线圈式矢量磁力仪地磁日变误差校正方法，用于解决线圈式矢量磁力仪测量周期中的日变干扰影响仪器检测精度的问题，首先，架设线圈式磁力仪和三分量磁力仪，然后记录施加大小相等方向相反的偏置场后的叠加场以及不加偏置场时的地磁场F₃；利用向量变换关系将所有叠加场都校准至测量F₃的时刻，记为叠加场F₃₊′，F_3‑′，再进行地磁参量解算。本发明的有益效果是：使用地磁分量以及施加特定偏置场后叠加场的数据就可以实现线圈式矢量磁力仪日变效应误差校正，无需其他参数；对线圈式磁力仪测量周期内地磁日变效应进行抑制，提高仪器检测精度；地磁日变误差抑制方法是基于线圈式磁力仪本身的操作流程，无需额外的操作步骤。

技术领域

本发明涉及磁场测量领域，尤其涉及一种线圈式矢量磁力仪地磁日变误差校正方法。

背景技术

地磁场是矢量场，定义地磁七要素：地磁总场F、水平分量H、北向分量X、东向分量Y、垂直分量Z、磁倾角I、磁偏角D来表述地磁场，其中水平分量和垂直分量组成的平面为磁子午面。对地磁要素的检测在地质灾害预测、地球科学以及空间科学等领域都有重要应用。因此高精度地磁要素数据对资源探索，自然灾害预测以及全球地磁场模型建立意义重大。

地磁要素测量通过磁力仪来实现，按照测量方式可分为总场磁力仪、分量磁力仪、磁向测量磁力仪、多参量磁力仪。总场磁力仪检测精度高，但是只能测量地磁场标量值，无法检测其他要素；分量磁力仪是矢量磁力仪，能够测量地磁场分量，以磁通门磁力仪为例，其可以测量地磁场的三分量，但是存在温漂和正交性误差，不能进行绝对测量；磁向测量磁力仪是DI仪，通过磁通门和无磁经纬仪组合来测量磁偏角和磁倾角，但是DI仪测量周期长、不能连续观测以及需要专门操作人员，观测人员不同也会引入误差的不足；多参量磁力仪是通过总场传感器和线圈组合成线圈式磁力仪实现对地磁要素测量，主要有FHD磁力仪和dIdD磁力仪。受太阳周期性活动的影响，地磁矢量场的强度和方向一直连续变化，这种以24小时为周期的地磁场变化现象称之为地磁日变化，而日变干扰是高精度地磁测量时的主要干扰，因为日变干扰是持续存在的，而线圈式磁力仪的检测原理是基于每个测量周期中所有量检测完成之后才能够解算相应的值，因此对检测过程中日变干扰的影响消除是提高系统检测精度的重要工作。

目前常用的日变干扰的抑制方法是通过建立日变观测站，用高精度的磁力仪同时进行测量，然后把两者做差，得到的差值就是日变量，得到日变之后再进行相关消除工作，但是该方法无法对磁力仪测量过程中的日变干扰抑制，并且目前很少有针对线圈式磁力仪检测过程中日变误差的分析及抑制方法研究。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种线圈式矢量磁力仪地磁日变误差校正方法，主要包括以下步骤：

S1：架设线圈式磁力仪和三分量磁力仪，然后记录线圈式磁力仪施加大小相等方向相反的偏置场后的叠加场，记为F₁₊和F_2-，以及不加偏置场时的地磁总场强度，记为F₃；

S2：结合三分量磁力仪检测的地磁场分量信息，利用向量变换关系将所有时刻得到的叠加场都校准至测量F₃的时刻，记为F₃₊′和F_3-′；

S3：根据校正后的叠加场F₃₊′和F_3-′，进而得到日变校正之后的地磁参量信息。

进一步地，若F₁₊为第一个时刻测量得到的叠加场，F_2-为第二个时刻测量得到的叠加场，F₃为第三个时刻测量得到的叠加场，具体的校准过程如下：

记向量F₁₊校正后为F₃₊′，得F₃₊′的计算如式(5)：