[发明专利]快捷去除虚解的全张量定位方法及全张量定位装置

说明书

本发明提供一种快捷去除虚解的全张量定位方法及全张量定位装置，包括进行梯度测量，获取全张量磁梯度矩阵中五个独立分量，进而得到完整全张量磁梯度矩阵；获得地磁方向信息；计算得到三个特征值，进而获取三个特征向量；根据磁源中磁矩矢量、位置矢量与三个特征向量的关系，计算得到磁源中位置矢量与磁矩矢量夹角的余弦值；根据磁矩矢量与所述位置矢量的四种组合，得到四个解；根据磁异常的磁矩矢量所在象限，获取磁矩矢量的方向；获取磁矩对应的所述位置矢量，进而去除虚解，得到真值。采用上述快捷去除虚解的全张量定位方法的全张量定位装置，根据物质的顺磁性或抗磁性，快捷去除虚解，获得磁源位置信息，方法简单，定位精度高。

技术领域

本发明涉及磁法勘探领域，特别是涉及一种快捷去除虚解的全张量定位方法及全张量定位装置。

背景技术

全张量磁梯度描述的是磁场矢量在三维空间的变化率信息，即磁场矢量的三个分量在空间中三个方向上的梯度。全张量磁梯度的测量结果具有受磁化方向影响小，能够反映目标体的矢量磁矩信息，且能更好地反演场源参数(方位、磁矩等)等优点，故可以对场源进行定位和追踪，提高磁源体的分辨率。全张量磁梯度的测量及解释应用被视为磁法勘探工作的一次重大突破，其在资源勘探、军事、考古、环境等领域都有着重要的应用价值。

由超导量子干涉仪(SQUID：Superconducting QUantum Interference Device)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，而由SQUID作为核心器件组成的超导全张量磁梯度测量系统，相对于传统的基于磁通门构建的全张量磁梯度测量系统，具有明显的灵敏度优势，是目前磁法物探技术的重要发展方向和国际研究前沿。如图1所示，基于磁通门构建的全张量磁梯度测量系统，采用十字框架结构，缺点在于需要的磁强计数量多，相应的成本高，消耗的液氮多。

《地球物理学报》2016年59卷的论文《磁偶极子梯度张量的几何不变量及其应用》给出了一种基于全张量几何不变量的磁源定位方法。该论文首先利用全张量磁梯度矩阵的特征值和总场求解磁偶极子相对于测量点的距离和磁矩模，然后利用几何不变量求解磁偶极子的位置及磁矩矢量的单位向量，最后在去除磁偶极子位置及磁矩矢量的虚解后，通过合成他们的单位向量和模，获得磁源的位置。如图2所示，获得所述磁偶极子210位置的所述磁梯度张量系统220，但存在虚解，需要根据先验条件进行判断后去除，而在某些情况下，先验条件未必充足到支持虚解的去除，比如在矿洞里，就无法通过磁源在Z的上下方来去除虚解。

目前在国内没见相关快捷去除虚解的全张量定位的方法的公开文献，大多数去除虚解的方法是在实际应用中探测目标在测量平面的上方或下方为已知信息，将单点测量数据通过反演得到四组偶极子的三维坐标关于原点对称，从而通过已知信息中的坐标信息可以直接删除两个虚假解，接着通过剩余的两个解求解出测量点处的磁梯度张量值判断真实解。上述普遍使用的去除虚解的方法过程繁琐，而一种新的快捷去除虚解的全张量定位方法具有重要的现实意义。

综上所述，提出一种快捷去除虚解的全张量定位方法对具有战略意义的超导磁测量系统至关重要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种快捷去除虚解的全张量定位方法及全张量定位装置，用于解决全张量磁梯度系统在定位过程中去除虚解的过程繁琐的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提出一种快捷去除虚解的全张量定位方法，所述快捷去除虚解的全张量定位方法至少包括：

进行梯度测量，获取全张量磁梯度矩阵G中五个独立分量，进而得到完整全张量磁梯度矩阵G；

获得地磁方向信息；

通过所述全张量磁梯度矩阵G，计算得到三个特征值，进而获取三个特征向量；

根据磁源B中磁矩矢量m、位置矢量r与三个特征向量的关系，计算得到所述磁源B中所述位置矢量r与所述磁矩矢量m之间夹角的余弦值；