氦光泵磁力儀探頭設(shè)計和環(huán)路數(shù)字化研究
摘要：磁法勘探是一種常用的地球物理勘探方法,其中光泵磁力儀是國內(nèi)外應(yīng)用于航空和地面磁法測量最多的磁力儀器.為滿足深部礦產(chǎn)資源勘查對高精度磁測設(shè)備的需求,本文開展了低噪聲、寬量程的高性能數(shù)字氦光泵磁力儀關(guān)鍵技術(shù)研究,主要包括磁傳感器探頭優(yōu)化設(shè)計和新型數(shù)字化環(huán)路設(shè)計兩方面.首先通過深入分析影響氦光泵磁力儀靈敏度的主要決定因素,對磁傳感器關(guān)鍵部件氦燈、氦室進(jìn)行小型化技術(shù)研究,解決高性能氦泵源和原子氣室等關(guān)鍵件的制作工藝,提高氦燈效率和氦吸收室的磁共振信號輸出強度,制作出高性能、低噪聲的小型化氦光泵探頭.然后,針對常規(guī)模擬跟蹤環(huán)路的局限性,通過數(shù)字化技術(shù)研究,采用FPGA、DSP、DDS、環(huán)路跟蹤算法和信號處理軟件等技術(shù)構(gòu)成新型數(shù)字環(huán)路,彌補現(xiàn)有基于模擬跟蹤環(huán)路技術(shù)的模擬式氦光泵磁力儀的不足,該數(shù)字環(huán)路降低了氦光泵磁力儀的電路噪聲,增強了抗電磁干擾能力,并擴(kuò)展了磁力儀的量程.本文通過小型探頭和數(shù)字環(huán)路的技術(shù)設(shè)計,研制出高精度大量程的地面數(shù)字氦光泵磁力儀,并用于第三方測試.通過第三方測試證明:實測儀器的靜態(tài)噪聲小于4pT,磁場測量范圍為20000~100000nT,梯度容限大于10000nT/m.
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地球物理學(xué)報雜志
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