航空物探磁力仪工作原理

航空物探磁力仪工作原理 一、光泵磁力仪工作原理。光泵磁力仪目前有二种设计方式。一种为跟踪式光泵磁力仪。如我们使用的氦光泵磁力仪就为跟踪式光泵磁力仪。另一种为自激式光泵磁力仪。如我们使用的加拿大铯光泵磁力仪及钾光泵磁力仪。 无论哪种设计形式，它们的原理都是一样的，只是在线路的处理上不同而已。 原理如下:高频振荡器发射的高频高压电磁场，将灯激发起辉发光。灯发出的D谱线通过透镜变为平行光再通过偏振片和λ/4片，使光变为旋转光，加强了近20倍的光强，并滤掉了D谱线中的D，D，只用D谱线。进入气室，对气021 室中的气体进行冲击，使气体中的外层电子，发生能级跳跃。 由低能级向高能级跳跃，由于状态不稳定，然后返回稳态能级取向。这时D谱线很容易通过气室。返回亚稳态时，根据选择定律亚稳态的三个能级平均分1 布返回的电子，这样一个多次返复的过程，最后电子都集中在亚稳态上的第三个(+1)能级上。当电子由激发态返回亚稳态时，放出能量(发光)并绕地磁场旋进，旋进频率f0与地磁场及能级有以下关系: ?E=h*ν ?E为能级，h为比例常数，ν为每厘米内的波数，ν还可视为频率。 即?E?H f?H(地磁场)0 00 如，铯光泵磁力仪h常数为3.4986周/r(nT) (光轴与地磁场夹角45度信号最强，输出为拉莫频率。) 氦光泵磁力仪h常数为28.2356周/r(nT) 光轴与地磁场夹角0度信号最强，输出为拉莫频率。) 钾光泵磁力仪h常数为7.0000周/r(nT)，(光轴与地磁场夹角30度信号最强，输出已处理为地磁场值。) 1、跟踪式光泵磁力仪原理方框图如下: 从物理意义上来看，即旋进频率f与地磁场大小成正比。这样光泵磁力仪0 就可直接测量地磁场了。 跟踪式光泵磁力仪是靠900周频率调制射频线圈中的射频变化来达到跟踪地磁场变化的，使f和射频线圈中的射频相一致，发生光共振，破坏光室中的0 取向，D谱光被最大吸收，过不去了。 1 跟踪过程如下: D光线越强，a点电压越低，D光线弱，a点电压就高。光共振时a点电压11 最高 从晶体振荡器、分频器给压控振荡器一个900周低频信号，调制射频，发生光共振时，f处的低频调制输出为1800周，900周选频放大器工作输出为零。0 不发生光共振时，低频调制输出为900周，由900周选频放大器放大后，再经积分器得到直流电压，来控制压控振荡器的输出频率，经多次的返复达到光共振，所以光共振时，射频f乘上一个1/28.03256，即为地磁场的γ(nT)值。 0 测频部分:Nx=K*?t*f 0 K为倍频系数，?t为开门时间，f为共振时的射频线圈中的频率，Nx为读0 数 11,,Nxf= H=f0 0 28.02356K,,t Nx,S,Nx所以H= 28.02356,K,,t S为仪器灵敏度 2、自激式光泵磁力仪原理方框图如下: 高振使铯灯发光，铯谱线通过透镜变平行光又经偏振片，使光变为旋转光同时提高光的强度进入气室，冲击气室中的铯气原子外围电子，从低能级向高能级跳跃，之后又返回亚稳态，最后达到取向。当射频线圈中的射频频率与电子返回亚稳态时，放出能量，并绕地磁场进行旋进的频率相一致时，发生光共振。即射频频率，fx×1/3.4986就为地磁场值。只要有一点波动或外磁场变化，光敏元件就有输出，经前置放大器和相位补偿器给射频线圈起动器，来控制射频振荡器。这个返馈系统调至为正反馈，当放大倍数足够大时，就会产生自激，使射频与旋进频率发生共振，成为一个自激式振荡器。 3、辅助说明 a、高频振荡器(高振) 频率为30-50MHz，功率为20V×0.6A，输出为3-5W正弦波，没有寄生振荡、稳定性好(在100-200Hz变化之内)振幅也要稳定，与灯匹配要好。 b、偏振片 为侵碘赛路路片，怕潮、怕折。 c、λ/4片 为云母片、高透明度，厚度为40-50μm。 d、高压灯 为充入铯气、氦气，钾气的高压高频起辉灯。 f，光敏元件。 为锂漂移二极管，硅光敏二级管，或太阳能电池。 g、光泵磁力仪存在的问题 频移:频率不稳定与谱线强度、气室压力、光轴和地磁场H的夹角及缓冲气体有关。对铯来讲，谱线不对称也是频移的原因。 取向误差:对铯更为重要，光轴和地磁场夹角为45度的最佳，否则就有取向 误差。 静差:是环路的相位、跟踪或自激不良造成。 动差:指电路跟踪外磁场变化的情况。 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 光泵磁力仪探头，使用时要减振，背光、防潮。 二、饱合式磁通门磁力仪(三分量磁力仪) 工作原理 此种磁力仪探头是利用高导磁率 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 坡莫合金的磁化曲线的线性及饱和特性，实现磁电信号转换。来实现对地磁场的测量。它可以测量地磁场的x、y、z三个分量值，又可以测量地磁场的总场值。只是在设计仪器的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 上有所不同而已。测量地磁场的x、y、z三个分量时，只要将三个磁灵敏元件组成一个相互垂直的硬结构模型称为三分量饱和磁力仪探头。测量地磁总场时，就需要设计一个磁灵敏元件与一块正方形的长平板相垂直的硬结构模型。飞机在飞行测量中，使长平板的面时刻垂直于地磁总场，这样就保持了磁灵敏元件的轴向时实的与地磁总场方向一致，测得的值即为地磁总场值。无论是测量地磁场的x、y、z三个分量， 还是测量地磁总场值，均都需要三套同样的电子线路来完成。其中一套的工作原理方框图如下: W为返馈线圈，W为测量线圈，W为激励线圈，坡莫合金在激励线圈强力的f12 激励下，坡莫合金的磁滞回线深度饱合，出现了非线性的特点。在地磁场中，就有以下现象出现。 测量线圈中的波形是由于坡莫合金在激励线圈强力的激励下，深度饱合形成非线性特点而引起的。这样的波形经富氏分解，它可为多种正弦谐波构成。可以分解成二次谐波、三次谐波„„n次谐波组成。谐波的幅值越高次数越小。 经实验证实，其中的二次谐波幅值与地磁场大小成正比。这样我们就可以利用这一关系测地磁场了。 二次谐波的示意图如下: 功率级提供了，使磁敏元件深度饱和的激励电流，当地磁场T作用到磁敏0元件(探头)上。在测量线圈W上，将有二次谐波信号，其相位与地磁场T的10极性相对应，幅度与地磁场T成正比。该信号经过带通滤波，迭频放大后输入0 给相敏检波器，相敏检波器输出的单极性电压、输入给积分器，积分器输出的直流电压，经返馈电阻R，产生一返馈电流I，送入W中，若W线圈常数为A1则ff11 返馈场为T=A?I，T的作用抵消了地磁场T的作用。使作用在磁敏元件上的总fff0 有效磁场趋于零，这样积分器输出电压e就反映了地磁场T的大小，将e再经000过数字电路处理。如模数转换器，数模比较器，可逆计数器等就可测出地磁场数值大小。这一闭合环路为动态返馈系统，测量线圈上的误差信号很小，使磁敏元件在仪器测量范围内，基本上处于零场工作状态。这就大大提高了线性度和稳定性。 三、核子旋进式磁力仪工作原理 我航测队的核子旋进式磁力仪，主要用于磁日变的测量，及航空磁测异常的地面检查。它是利用氢质子磁矩在地磁场中自由旋进的原理来测量地磁场总向量的绝对值。 煤油、水、酒精等都含有不停“自旋”的氢质子，并产生一个“自旋”磁矩，这些质子在没有地磁场作用时，其指向毫无规律、宏观磁矩为零，当含氢液体处在地磁场中，经过一段时向，质子磁矩的方向就趋于地磁的方向。如果加一个垂 直地磁场T的人工强磁场H(大于100奥斯特)，则迫使质子磁矩趋于H的方向。00当人工强磁场H突然消失。质子磁矩受地磁场T的作用，将逐渐的回到T的方0 向上去。因为每个质子具有“自旋”磁矩，同时又受地磁场作用，就产生了质子磁矩绕地磁场T的旋进现象，即为核子旋进，旋进的圆频率ω与地磁场总强度T的绝对值成正比。即地磁场越强，旋进频率就越高，有ω=VT. p 式中有ω=2πf，f为旋进频率，V为磁旋比，V =26751.3/奥斯特?秒，pppp 经计算T=23.4784?f单位为nT。 p 由此可见，地磁场的测量可以转化为旋进频率的测量。在电路处理上采用放大，倍频及测频的开门时间等方法，可将测量结果直接以伽玛为单位示出。 过程的示意图如下: 核子旋进式磁力仪电路方框图: 由主控CPU提供脉冲电流，极化探头。由探头输出的微弱质子旋进信号，经调谐后，送入迭频放大器。信号放大后整形输出为TLL 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 方波，被送入测量电路。核子旋进磁力仪测量电路就是一个高精度的频率计。频率计采用新型的CPLD器件来设计。键盘采用5×4矩阵。在CPLD部分还实现了键盘扫描功能。核子旋进式磁力仪还配置了GPS模块。用来获取测量点的座标定位及测量时间，并对系统时钟对进佼准。系统配置了容量达2MB的FLASH型存储器，240×128的单色大LCD显示屏。R232接口和USB接口。USB接口支持主机模式和从机模式，在主机模式下，可接USB存储器。USB可接外设(鼠标、键盘和打印机等)。在从机模式下，可接CP机进行数据交换。 此磁力仪有三点需要说明的，第一点是核子旋进磁力仪探头是利用线圈接收旋进信号的，是个电感性元件，自身有固定的电感L。只要配上合适的电容C，构成LC并联谐振回路，使其中心的谐振频率在核子旋进频率附近。这样接收旋进信号的LC并联谐振电路的输出，就大大的提高了旋进信号的强度，提高了信噪比。为了在全测程范围内，都能谐振于旋进频率要把电容C变为可调的。系统采用低导通电阻模拟开关，型号为ADG706。来自动切换配谐电容C。开关模式为16:1模式。电容配谐示意图如下: 第2点是旋进信号放大部分，因探头接收到的信号十分微弱。需要逐级进行放大，整形，对放大器的要求是低噪声，高阻抗，，高共模抑制比等特点，放大部分的方框图如下: 第三点是旋进信号的频率测量，频率测量部分就是一个高精度频率计，如测出的数值直接显示为地磁场值的话，仪器设计时，要设计为旋进信号的倍频系数K，计数器开门时间?t,使地磁场T等于T=n?f/(k??t) p n为磁旋比(23.4784)，K倍频系数，?t开门时间，f为读数，设n/(k??p t)为S，则T=S?f，S我们称之仪器灵敏度。 p 四、欧尔豪斯(欧弗豪泽)磁力仪原理