一种全张量磁梯度测量组件标定系统及标定方法技术方案

技术编号:20903219 阅读:34 留言:0更新日期:2019-04-17 17:01
本发明专利技术提供一种全张量磁梯度测量组件标定系统及标定方法,所述系统包括:激励源;电连接于激励源的标定源,用于在激励源的驱动下产生标定磁场;设于标定源下方的无磁转台,用于对标定源进行角度调整;设于标定源一侧的安装支架,用于提供安装平台;设于安装支架上的全张量磁梯度测量组件,用于测量标定源在全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值;电连接于全张量磁梯度测量组件的测控组件,用于采集磁场梯度值并存储;设于标定源一侧的姿态调整装置,用于固定安装支架并通过对安装支架进行定点转动以对全张量磁梯度测量组件进行姿态调整。通过本发明专利技术解决了现有技术无法提供一种简单、高效的标定系统及标定方法的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种全张量磁梯度测量组件标定系统及标定方法
本专利技术涉及全张量磁梯度测量组件的标定,特别是涉及一种全张量磁梯度测量组件标定系统及标定方法。
技术介绍
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:SuperconductingQUantumInterferenceDevice)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航空超导磁测量系统,尤其是航空超导全张量磁梯度测量系统,相对于传统的总场和分量场航磁测量,具有明显的优势和跨时代的意义,是目前航空磁物探技术的重要发展方向和国际研究前沿。航空超导全张量磁梯度测量系统的定位精度主要取决于全张量磁梯度测量组件的结构安装误差及灵敏度误差系数,而全张量磁梯度测量组件的结构安装误差及灵敏度误差系数这两个参数很难像电压等物理量一样通过标准源标定来直接获取;因此,如何提供一种简单、高效的全张量磁梯度测量组件标定系统及标定方法是本领域技术人员迫切需要解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点,本专利技术的目的在于提供一种全张量磁梯度测量组件标定系统及标定方法,用以解决现有技术无法提供一种简单、高效的标定系统及标定方法的问题。为实现上述目的及其他相关目的,本专利技术提供一种全张量磁梯度测量组件标定系统,所述标定系统包括:激励源,用于提供激励信号;标定源,电连接于所述激励源,用于在所述激励源的驱动下产生标定磁场;无磁转台,设于所述标定源的下方,用于对所述标定源进行角度调整;安装支架,设于所述标定源的一侧,用于提供安装平台;全张量磁梯度测量组件,设于所述安装支架上,用于测量所述标定源在所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值;测控组件,电连接于所述全张量磁梯度测量组件,用于采集所述磁场梯度值并进行存储;姿态调整装置,设于所述标定源的一侧,用于固定所述安装支架,并通过对所述安装支架进行定点转动以对所述全张量磁梯度测量组件进行姿态调整。可选地,所述全张量磁梯度测量组件包括:至少一个磁强计。可选地,所述安装支架包括低温容器,用于为所述全张量磁梯度测量组件提供安装平台,同时为所述全张量磁梯度测量组件提供低温环境。可选地,所述全张量磁梯度测量组件包括:至少一个平面梯度计。可选地,所述低温容器包括低温杜瓦。可选地,所述姿态调整装置包括:水平移动组件,设于所述水平移动组件上的高度调节组件,及设于所述高度调节组件远离所述水平移动组件一端的姿态调整组件;其中,所述姿态调整组件用于固定所述安装支架,并通过对所述安装支架进行转动以实现对所述全张量磁梯度测量组件进行姿态调整;所述高度调节组件用于固定所述姿态调整组件,并对所述姿态调整组件进行高度调节以实现对所述全张量磁梯度测量组件的高度调节;所述水平移动组件用于对所述姿态调整装置进行水平移动以实现对所述全张量磁梯度测量组件的水平移动。可选地,所述姿态调整装置还包括:设于所述安装支架下方的支撑组件,用于对调整后的所述安装支架进行支撑。可选地,所述激励源包括恒压源或恒流源。可选地,所述标定源包括标准磁偶极子或麦克斯韦线圈。本专利技术还提供了一种全张量磁梯度测量组件的标定方法,所述标定方法包括:搭建如上所述的全张量磁梯度测量组件标定系统;通过所述激励源驱动所述标定源产生标定磁场,并对所述标定源进行角度调整,以使所述标定源的磁矩与水平面垂直,此时测量所述标定源的工作电流及所述标定源与所述全张量磁梯度测量组件的空间位置关系,从而获取所述标定源在所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度理论值;通过所述姿态调整装置定点转动所述全张量磁梯度测量组件,以测量所述标定源在所述全张量磁梯度测量组件处不同姿态下的磁场梯度测量值;根据所述全张量磁梯度测量组件的物理构型建立理论模型,并根据所述磁场梯度理论值及全张量几何不变量获取标定理论值;根据所述理论模型建立关于结构安装误差及灵敏度误差系数的误差模型,并根据多组所述磁场梯度测量值及所述全张量几何不变量获取多组标定测量值;根据所述标定理论值及多组所述标定测量值获取结构安装误差及灵敏度误差系数,以完成所述全张量磁梯度测量组件的标定。可选地,对所述标定源进行角度调整的方法包括:通过所述无磁转台调整所述标定源的俯仰角及横滚角,之后在所述标定源的俯仰角及横滚角不变的情况下,通过所述无磁转台调整所述标定源的航向角以获取所述标定源的不同测点;测量不同测点的所述标定源在所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值,直至相邻两测点所对应的磁场梯度值不变,以完成对所述标定源的角度调整。可选地,测量所述工作电流的方法包括:于所述标定源中串联电流表以获取所述标定源的工作电流;或于所述标定源中串联一采样电阻,并通过测量所述采样电阻的电压以获取所述标定源的工作电流。可选地,测量所述标定源与所述全张量磁梯度测量组件的空间位置关系的方法包括:通过测距仪测量所述标定源与所述全张量磁梯度测量组件的空间位置关系。可选地,获取所述标定源在所述全张量磁梯度测量组件处产生的所述磁场梯度理论值的方法包括:根据所述标定源的设计参数及所述标定源的工作电流,获取所述标定源的磁矩;之后再根据所述标定源的磁矩及所述标定源与所述全张量磁梯度测量组件的空间位置关系获取所述磁场梯度理论值;其中,所述标定源的设计参数包括:所述标定源的线圈匝数及线圈直径。可选地,通过所述姿态调整装置定点转动所述全张量磁梯度测量组件的方法包括:先通过所述姿态调整组件调整所述全张量磁梯度测量组件的姿态,之后通过所述高度调节组件调节所述全张量磁梯度测量组件的高度,最后通过所述水平移动组件调节所述全张量磁梯度测量组件的水平位置,以使所述全张量磁梯度测量组件与所述标定源的空间位置关系不变。可选地,获取所述标定理论值的方法包括:根据所述理论模型及所述磁场梯度理论值获取全张量磁梯度分量理论值,之后根据所述全张量几何不变量及所述全张量磁梯度分量理论值获取所述标定理论值。可选地,获取所述标定测量值的方法包括:根据所述误差模型及所述磁场梯度测量值获取全张量磁梯度分量测量值,之后根据所述全张量几何不变量及所述全张量磁梯度分量测量值获取所述标定测量值。可选地,所述标定方法还包括:重复上述步骤获取多组结构安装误差及灵敏度误差系数,并通过分别对多组结构安装误差及灵敏度误差系数求平均以获取最终结构安装误差及最终灵敏度误差系数。如上所述,本专利技术的一种全张量磁梯度测量组件标定系统及标定方法,利用激励源、标定源、无磁转台、安装支架或低温容器、全张量磁梯度测量组件、测控组件及姿态调整装置组成的标定系统,在实现全张量磁梯度标定的同时,通过间接测量的方式准确地对全张量磁梯度测量组件的结构安装误差及灵敏度误差系数进行标定,有效地保障了全张量磁梯度测量组件的测量精度,从而保障了全张量磁梯度测量系统的测量精度;而且本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全张量磁梯度测量组件标定系统,其特征在于,所述标定系统包括:激励源,用于提供激励信号;标定源,电连接于所述激励源,用于在所述激励源的驱动下产生标定磁场;无磁转台,设于所述标定源的下方,用于对所述标定源进行角度调整;安装支架,设于所述标定源的一侧,用于提供安装平台;全张量磁梯度测量组件,设于所述安装支架上,用于测量所述标定源在所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值;测控组件,电连接于所述全张量磁梯度测量组件,用于采集所述磁场梯度值并进行存储;姿态调整装置,设于所述标定源的一侧,用于固定所述安装支架,并通过对所述安装支架进行定点转动以对所述全张量磁梯度测量组件进行姿态调整。

【技术特征摘要】
1.一种全张量磁梯度测量组件标定系统,其特征在于,所述标定系统包括:激励源,用于提供激励信号;标定源,电连接于所述激励源,用于在所述激励源的驱动下产生标定磁场;无磁转台,设于所述标定源的下方,用于对所述标定源进行角度调整;安装支架,设于所述标定源的一侧,用于提供安装平台;全张量磁梯度测量组件,设于所述安装支架上,用于测量所述标定源在所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度值;测控组件,电连接于所述全张量磁梯度测量组件,用于采集所述磁场梯度值并进行存储;姿态调整装置,设于所述标定源的一侧,用于固定所述安装支架,并通过对所述安装支架进行定点转动以对所述全张量磁梯度测量组件进行姿态调整。2.根据权利要求1所述的全张量磁梯度测量组件标定系统,其特征在于,所述全张量磁梯度测量组件包括:至少一个磁强计。3.根据权利要求1所述的全张量磁梯度测量组件标定系统,其特征在于,所述安装支架包括低温容器,用于为所述全张量磁梯度测量组件提供安装平台,同时为所述全张量磁梯度测量组件提供低温环境。4.根据权利要求3所述的全张量磁梯度测量组件标定系统,其特征在于,所述全张量磁梯度测量组件包括:至少一个平面梯度计。5.根据权利要求3所述的全张量磁梯度测量组件标定系统,其特征在于,所述低温容器包括低温杜瓦。6.根据权利要求1至5任一项所述的全张量磁梯度测量组件标定系统,其特征在于,所述姿态调整装置包括:水平移动组件,设于所述水平移动组件上的高度调节组件,及设于所述高度调节组件远离所述水平移动组件一端的姿态调整组件;其中,所述姿态调整组件用于固定所述安装支架,并通过对所述安装支架进行转动以实现对所述全张量磁梯度测量组件进行姿态调整;所述高度调节组件用于固定所述姿态调整组件,并对所述姿态调整组件进行高度调节以实现对所述全张量磁梯度测量组件的高度调节;所述水平移动组件用于对所述姿态调整装置进行水平移动以实现对所述全张量磁梯度测量组件的水平移动。7.根据权利要求6所述的全张量磁梯度测量组件标定系统,其特征在于,所述姿态调整装置还包括:设于所述安装支架下方的支撑组件,用于对调整后的所述安装支架进行支撑。8.根据权利要求1至5任一项所述的全张量磁梯度测量组件标定系统,其特征在于,所述激励源包括恒压源或恒流源。9.根据权利要求1至5任一项所述的全张量磁梯度测量组件标定系统,其特征在于,所述标定源包括标准磁偶极子或麦克斯韦线圈。10.一种全张量磁梯度测量组件的标定方法,其特征在于,所述标定方法包括:搭建如权利要求1至9任一项所述的全张量磁梯度测量组件标定系统;通过所述激励源驱动所述标定源产生标定磁场,并对所述标定源进行角度调整,以使所述标定源的磁矩与水平面垂直,此时测量所述标定源的工作电流及所述标定源与所述全张量磁梯度测量组件的空间位置关系,从而获取所述标定源在所述全张量磁梯度测量组件处产生的磁场梯度理论值;通过所述姿态调整装置定点转动所述全张量磁梯度测量组件,以测量所述标定源在所述全张量磁梯度测量组件处不同姿态下的磁场梯度测量值;根据所述全张量磁梯度测量组件的物理构型建立理论模型,并根据所述磁场梯度理论值及全张量几...

【专利技术属性】
技术研发人员:伍俊荣亮亮宋正威张国锋张树林邱隆清裴易峰张朝祥尤立星谢晓明
申请(专利权)人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所
类型:发明
国别省市:上海,31

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1