固定翼无人机航磁测量系统的磁补偿问题初探

航磁补偿就是要去除飞行平台引入的干扰磁场.本文按照磁补偿工作的一般流程介绍了固定翼无人机航磁测量系统的构成、平台干扰源、干扰场建模、补偿飞行方案.在将有人机的磁补偿工作扩展应用到固定翼无人机的过程中,由于固定翼无人机很难进行常规的补偿飞行,没有获得相应数据.但考虑到无人机本身的磁干扰相对较小,而且移动方便,根据对实验区内航磁数据的分析掌握的信号特性,试探性地提出一种基于地面测量的静态补偿方案,初步建立针对低磁无人机平台获取的航磁总场数据补偿的方法,并对以后进一步实验的关键问题进行了讨论.     

特殊区域旋翼无人机航磁测量研究

为解决地面人员难以到达的特殊区域大比例尺磁测数据获取问题,本文提出一种基于三轴磁通门传感器,采用旋翼无人机进行航空磁测的方法.项目组研制适合旋翼无人机搭载的航磁数据记录仪,并完成旋翼无人机、三轴磁通门传感器、航磁数据记录仪的集成工作,开展了三轴磁通门传感器安装点位噪声水平试验、地面空中对比试验、磁性体识别试验、动态飞行一致性试验、区域飞行试验.旋翼无人机航磁系统具有操作简单、设备轻便、效率高的特点,能在地面人员难以达到的区域开展低空航磁测量.中国四川省黑竹沟地区是地磁异常区域,项目组在该区域内的沟壑、峡谷、湖泊等实地开展了野外应用测试,完成了这些特殊区域的航磁调查工作.     

文安地震台FHD质子磁力仪噪声干扰分析

文安台FHD-2B质子磁力仪噪声值在2020—2021年出现地磁F分量观测数据噪声偏大。其噪声与环境温度存在高相关性,表现为冬季噪声大,夏季噪声小的现象。我们依次对磁房周围环境、供电电压、接地电阻、供电线路是否漏电、探头是否漏油、工频干扰等进行排查,未能发现明显干扰源。通过研究FHD质子磁力仪的原理发现,FHD质子磁力仪的配谐电容C容量会随温度变化,温度低时容量小,温度高时容量大。配谐电容C容量变化会影响振荡回路中心频率f₀,导致噪声增大。由于文安台FHD质子磁力仪噪声与温度有关联,我们推测FHD噪声增大可能与仪器配谐电容C容量变化有关。通过调节探头电感量L可修正配谐电容容量变化对回路中心频率f₀的影响。经多次实验,精细调整探头电感量L,当选定34.4 mH为探头电感量值时,发现地磁F分量的噪声值明显下降,数据曲线变光滑,噪声干扰排除。     

邕宁地震台地磁观测一次特殊干扰分析

2015年6月26日以来邕宁地震台GM4和FHDZ-M15磁力仪秒记录数据出现同步尖峰异常,分析此次特殊干扰的变化特征,排除了观测系统、农具、高压直流输电、雷电、市政修路铁磁性物质干扰的可能。利用毕奥—萨伐尔定律进行计算,发现干扰源为杂散电流的可能性较大。结合邕宁地震台周边环境推测,居民用电设备、市政施工、地铁试运行通电等用电设备漏电均可能产生杂散电流。     

成灌高铁运行对成都地磁台观测数据干扰测试

成都地磁台距成灌高铁运行线路垂直距离约1.5 km,使用数字化磁通门磁力仪GM4,在轨道沿线不同距离处进行野外测试。测试结果表明,轨道交通的运行对周围地磁观测环境产生干扰,干扰距离约6 km,干扰主要来自轨道泄露电流及输电线路产生的磁场。     

锡林浩特地震台地磁观测干扰分析

对内蒙古自治区锡林浩特地震台2019年10-11月质子矢量磁力仪FHD-2B的数据进行常规分析,发现D分量测值数据出现噪声大、突跳多的异常现象。对该台质子矢量磁力仪受干扰数据进行傅里叶变换和小波分析,确定干扰源范围,排除外界干扰可能。进一步对仪器进行检测,确定干扰原因为参数漂移,在进行参数校正后,观测数据恢复正常。     

密山地震台地电场干扰分析研究

针对密山地震台观测数据存在的类似尖脉冲干扰,通过3次对比测试及工频干扰测试获取的数据资料进行分析,确定干扰存在的客观性,初步确定干扰信号的基本分布状态,排除部分干扰源方位.     

多旋翼无人机航磁系统误差综合补偿研究

多旋翼无人机磁通门航磁系统以其安全、稳定、高效等特点可广泛应用于中大比例尺矿产资源探测领域,但由于磁通门传感器存在三轴不严格正交,灵敏度、零偏不一致造成的转向差,且系统作业中存在固定场干扰、感应干扰和涡流干扰,需要进行流程繁琐的标定和补偿测试.本文根据实测数据分析出航磁系统机电干扰主要来自机载设备高频干扰,针对机电干扰高频特性设计相应低通滤波器进行误差处理,并基于Tolles-Lawson模型建立仪器转向误差和飞行平台机动误差补偿模型,根据两者结构相似的特点,建立综合补偿模型,该模型简单,实用性强,可通过野外一次补偿测试求取补偿参数进而对工区航磁数据进行补偿处理.最后,将综合补偿研究应用到辽宁省兴城市夹山地区航磁数据,综合补偿后的处理有效去除了航磁数据中的条带状干扰异常,并与地面磁测数据异常形态具有良好的一致性,验证了该研究方法有效性和实用性.     

氦光泵磁力仪探头设计和环路数字化研究

磁法勘探是一种常用的地球物理勘探方法,其中光泵磁力仪是国内外应用于航空和地面磁法测量最多的磁力仪器.为满足深部矿产资源勘查对高精度磁测设备的需求,本文开展了低噪声、宽量程的高性能数字氦光泵磁力仪关键技术研究,主要包括磁传感器探头优化设计和新型数字化环路设计两方面.首先通过深入分析影响氦光泵磁力仪灵敏度的主要决定因素,对磁传感器关键部件氦灯、氦室进行小型化技术研究,解决高性能氦泵源和原子气室等关键件的制作工艺,提高氦灯效率和氦吸收室的磁共振信号输出强度,制作出高性能、低噪声的小型化氦光泵探头.然后,针对常规模拟跟踪环路的局限性,通过数字化技术研究,采用FPGA、DSP、DDS、环路跟踪算法和信号处理软件等技术构成新型数字环路,弥补现有基于模拟跟踪环路技术的模拟式氦光泵磁力仪的不足,该数字环路降低了氦光泵磁力仪的电路噪声,增强了抗电磁干扰能力,并扩展了磁力仪的量程.本文通过小型探头和数字环路的技术设计,研制出高精度大量程的地面数字氦光泵磁力仪,并用于第三方测试.通过第三方测试证明：实测仪器的静态噪声小于4 pT,磁场测量范围为20000~100000 nT,梯度容限大于10000 nT/m.     

永安地磁台FHD-2B质子磁力仪观测数据干扰分析

从自然、仪器自身、人为干扰、外界环境等干扰因素的典型表现,对永安地磁台FHD-2B质子磁力仪观测数据进行分析,识别并剔除干扰,为进一步提高地磁观测资料质量提供依据。     

磁线圈对地磁场的物理模拟及对地磁导航研究的意义

利用磁线圈对地球基本磁场开展动态模拟,将地磁场随空间的变化转化为在实验室中随时间的变化,能够为地磁导航系统的匹配试验提供物理仿真的地磁场环境。本项研究依照虚拟仪器技术思路,对磁线圈、恒流电源、磁通门磁力仪(或Overhauser磁力仪)和工控机进行数字化连接,并采用LabVIEW编程进行驱动控制,通过自动调节线圈绕组中的电流大小来实现对磁场的物理模拟并进行实时监测,尝试组建了地磁场动态模拟系统,并分别开展了对地磁场总强度和三分量信号的动态模拟实验。模拟系统可以实现天然地磁场和人工编制两种动态信号的输出模拟,且拟合效果良好。地磁场动态模拟系统的初步建立为今后地磁匹配试验等研究提供了仿真磁场环境。     

G-856质子旋进磁力仪及其在野外震磁测量中的应用

G 8 5 6质子旋进磁力仪是一种高分辨率、高精度、微处理机控制的智能化磁力仪 .适合于震磁前兆观测与地震预测研究 .介绍了该仪器的主要性能及性能试验结果 .最佳的震磁观测应当是以质子磁力仪观测地磁总强度为主 ,配合地磁 3分量与地磁短周期变化的观测 .     

地电观测干扰类型浅析

工业游散电流、金属接地体、地下埋设的金属管道是地电观测的主要干扰源。分析了大型变电站的巨大金属接地体及其产生的游散电流、浅层埋设的金属管道对地电观测造成的影响、数据变化与干扰的关系,计算了游散电流,并给出了避开干扰的距离公式及计算结果。     

测震台干扰源分析方法研究——以武汉市蔡甸测震台为例

为更好地保护测震台观测环境,针对现有干扰源确定工作缺少系统性方法和法律层面不够严谨的问题,提出一种基于实际工作流程的测震台干扰源分析方法。在分析台站受干扰程度、确立工作依据的基础上,研究干扰信号的时间、空间、强度和频率特点,根据规范要求和干扰特点缩小调查范围,并进行现场调查,逐项排除非干扰源,通过分析剩余干扰源与噪声强度的相关性,确定台站主要干扰源。本方法包含法制要求、数据分析和调查要点等,提出测震台干扰源应同时满足特征性、排他性、相关性3项关键指标,在武汉市测震与地球物理站网规划、地震观测环境保护和台站建设选址等方面取得良好的实际应用效果。     

河北昌黎地震台地电场观测数据干扰排查与分析

地震台站地电场观测会受到各种因素的干扰,必须快速发现并消除干扰源,以保障观测数据的正常输出。2019年5月17日—6月4日,昌黎地震台地电场观测受不明原因干扰,观测数据产生畸变,与已知干扰类型数据特征进行对比分析,发现与常见干扰源所致数据变化形态特征不同;按照干扰数据变化特征,假设干扰源与观测台站的相对位置关系,布设简易的野外观测点,成功定位本次观测干扰源。最终确认,昌黎台地电场干扰由位于台站东南方向的铁件铸造厂变压器电缆漏电所致。此次干扰源排查,可为同类地电台站观测数据干扰分析提供参考。     

红山地磁台F值一致性的初步分析

对2007年红山地磁台GM4磁通门磁力仪、FHD质子旋进磁力仪及CZM-2核旋仪的总强度F观测数据,进行了趋势变化、均值、差值以及基线值的对比分析,认为两台数字化仪器F的观测数据具有较高的观测精度和一致的变化趋势,仅均值存在较小的差别,已达到了国内高精度地磁观测的水平.CZM-2核旋仪受人为因素影响较大,仪器精度低.     

“十五”地磁相对记录仪器干扰分析与安装方案改进

描述了地磁相对记录仪器FHDZ-M15地磁总场与分量组合观测系统和GM4磁通门磁力仪,在安装中需要注意的问题,和记录曲线上表现出来的干扰形式。通过分析干扰产生的原因,最后给出记录仪器的改进安装方案。     

崇州地震台GM4型磁通门磁力仪典型干扰分析

崇州地震台安装GM4型磁通门磁力仪,观测数据变化中不时出现突跳、台阶等畸变现象,通过对记录曲线典型畸变形态分析,发现是围墙外车辆对GM4型磁力仪的干扰、远处大型工程机械进出或施工时产生的干扰和高压输电线的干扰。     

低轨磁测卫星干扰磁场标定方法研究

为了提高空间磁场探测精度,磁测卫星一般将磁强计安装在长伸杆的顶端,同时通过整星磁洁净控制,来减小磁强计安装位置的磁场干扰量.针对低轨磁测卫星的特点,提出零磁场环境下卫星极弱干扰磁场的高精度测量方法,模拟在轨地磁场环境下卫星感应磁场的标定方法,以及磁力矩器剩磁不确定量的处理方法.通过以上方法对卫星本体产生的干扰磁场实施严格的标定和数据修正,可有效减小其影响,极大提升空间磁场探测精度.该方法已应用于电磁监测卫星,将整星的磁场干扰不确定量降低一个量级,达到优于0.3 nT的水平.     

伴随着高速流的磁尾电流片拍动观测研究

磁尾电流片在磁尾动力学过程中起着重要作用.卫星观测表明磁尾电流片经常处于拍动状态.但磁尾电流片拍动的特性和产生机制至今仍然没有被完全弄清楚.本文主要利用欧洲空间局Cluster卫星数据,研究一个伴随高速离子流的电流片拍动事件.该电流片拍动事件具有很强的周期性.拍动的周期约是2min,磁场振荡幅度约为20nT.能量电子和离子的通量具有周期性增强和减弱的特征.电流密度X和Y分量也具有周期性的振荡,并且振荡周期与磁场振荡周期一致.通过对粒子流速矢量与电流矢量的分析,发现粒子运动具有涡旋的特征.因此可以推断,该磁尾电流片的拍动不是由磁尾等离子体片高速流产生的,而是与局地等离子体不稳定性有关.