【摘要】：磁法勘探主要是利用物質(zhì)之間的磁性差異來實(shí)現(xiàn)磁異常的定位和成分研究,可以提高人們對地球的認(rèn)知,發(fā)現(xiàn)地球種種自然現(xiàn)象本身的起因。磁力梯度測量是隨著磁法勘探技術(shù)的應(yīng)用而發(fā)展起來的一種技術(shù),能獲得更多反映磁異常場的特征與細(xì)節(jié)信息。水下三分量磁力梯度探測系統(tǒng)在大洋科考、近海工程、海防等方面有重要的作用。本文開始介紹了課題的來源,接著以課題的研究背景、課題意義、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢為出發(fā)點(diǎn),詳盡地論述了本課題的研究內(nèi)容和要達(dá)到的主要目標(biāo)。磁傳感器作為水下三分量磁力梯度探測系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分,在本文中對其進(jìn)行了分類并簡單介紹了工作機(jī)制,同時(shí)分析了三分量磁力梯度探測系統(tǒng)的磁力輸出模型,并推導(dǎo)了相應(yīng)的校正方法。本文的主要工作有:三分量磁力梯度探測機(jī)制的研究、磁力梯度探測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、不同條件下的系統(tǒng)測試以及磁力梯度校正算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。三分量磁力梯度探測機(jī)制首先對磁傳感器和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議進(jìn)行了選擇。接著介紹了磁法勘探原理和磁力梯度測量原理。最后根據(jù)工程應(yīng)用的實(shí)際,對系統(tǒng)誤差及其校正模型進(jìn)行了分析。磁力梯度探測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)包括電源電路、信號調(diào)理電路、網(wǎng)絡(luò)接口電路等;軟件設(shè)計(jì)包括下位機(jī)程序設(shè)計(jì)、調(diào)試監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)。下位機(jī)程序包括微處理器資源配置,高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘的實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換程序?qū)崿F(xiàn)等。本系統(tǒng)的測試主要由三部分組成。先通過功能測試檢驗(yàn)系統(tǒng)的功能和模塊的穩(wěn)定性,再通過地磁臺站的對比測試驗(yàn)證測試數(shù)據(jù)的正確性。最后,現(xiàn)場測試的主要目的是驗(yàn)證系統(tǒng)對磁力梯度異常的反應(yīng)情況。本文介紹了粒子群算法、遺傳算法和兩者混合算法、最小二乘法和有關(guān)船磁效應(yīng)的理論。然后本文提取了現(xiàn)場測試后的原始數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)混合算法并對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行了自校正。自校正后,再使用最小二乘法進(jìn)行互校正。最后,分析去除船磁效應(yīng)后的結(jié)果以驗(yàn)證系統(tǒng)磁力梯度校正模型的正確性和校正算法的有效性。在文章的最后,總結(jié)了本課題已經(jīng)完成的工作并分析了當(dāng)前工作的一些不足之處,為課題的進(jìn)一步深入研究奠定了一定基礎(chǔ),并展望了水下三分量磁力梯度探測的研究趨勢。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P631.23
【圖文】：

圖 1.1 海底三分量磁力梯度觀測網(wǎng)示意圖外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢外水下三分量磁力梯度探測技術(shù)研究概況來，磁力梯度測量作為磁法勘探的一次重大突破，在有關(guān)海洋的各應(yīng)用和較大的推廣，越來越成為國內(nèi)外工程師研發(fā)的重點(diǎn)。有關(guān)磁力梯度系統(tǒng)的研國家開始得相對較早，功能完善的磁力梯度探測系統(tǒng)已被應(yīng)用于具體工程果。0 年，澳大利亞 Keenan 等人提出了一種長基線片式磁力梯度測量系統(tǒng)[4]。統(tǒng)由六個(gè)磁力計(jì)和梯度計(jì)構(gòu)成，并將所有傳感器安裝在六角形錐面上，錐 1.2(b)為磁梯度測量系統(tǒng)被封裝在一個(gè)艙體中，被船只拖曳著進(jìn)行磁力梯度

圖中節(jié)點(diǎn)即為三分量磁力梯度探測系統(tǒng)。圖 1.1 海底三分量磁力梯度觀測網(wǎng)示意圖1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢1.2.1 國外水下三分量磁力梯度探測技術(shù)研究概況近年來，磁力梯度測量作為磁法勘探的一次重大突破，在有關(guān)海洋的各應(yīng)用和研究領(lǐng)域中得到了較大的推廣，越來越成為國內(nèi)外工程師研發(fā)的重點(diǎn)。有關(guān)磁力梯度系統(tǒng)的研制工作，國外一些國家開始得相對較早，功能完善的磁力梯度探測系統(tǒng)已被應(yīng)用于具體工程，并取得了一定成果。2010 年，澳大利亞 Keenan 等人提出了一種長基線片式磁力梯度測量系統(tǒng)[4]。如圖 1.2(a)所示該系統(tǒng)由六個(gè)磁力計(jì)和梯度計(jì)構(gòu)成，并將所有傳感器安裝在六角形錐面上，錐面的傾角為 27 ，圖 1.2(b)為磁梯度測量系統(tǒng)被封裝在一個(gè)艙體中，被船只拖曳著進(jìn)行磁力梯度測量[5]。(a)六角錐形磁梯度張量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 (b)船只拖曳艙體進(jìn)行水下探測圖圖 1.2 澳大利亞磁梯度測量系統(tǒng)美國 IBM 托馬斯 沃森研究中心使用帶有亥姆霍茲線圈的磁通門探頭研制出了三傳感器

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本文編號：2740708