一種地面三分量磁力定向勘探裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供了一種地面三分量磁力定向勘探裝置，包括探頭、控制器模塊、時鐘控制模塊和電源模塊，探頭包括套管內置有無磁鈦合金槽，槽內安裝有傳感器模塊，傳感器模塊包括定位模塊、磁通門傳感器和慣性測量模塊；控制器模塊為控制器模塊，定位模塊、磁通門傳感器、矩陣鍵盤和液晶顯示模塊均與控制器模塊連接。本實用新型專利技術既可以進行快速測量，同時又可以獲得比傳統質子磁力儀更豐富的空間地磁場參數，為地質找礦提供全方位的地球物理數據，同時能夠解決野外測網的定點問題，形成野外三分量磁測的“一鍵”完成。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種地面三分量磁力定向勘探裝置，屬于地球物理勘探領域。
技術介紹
磁法勘探是以巖石、礦石(地層)與其圍巖的磁性差異為物質基礎，用專門的磁法儀器設備觀測和研究物理場的變化規律，進而達到查明地質構造、尋找礦產資源和解決水文、工程地質問題和環境監測等問題。縱觀磁法勘探的趨勢，第一階段為標量測量，第二階段為梯度張量測量，第三階段為矢量測量。目前我國野外移動式磁測主要是以磁場總場的單一參數測量為主，屬于第一階段。FVM-400型三分量磁力儀是國內新引進的國外儀器，主要用來進行三個分量的全空間磁測，這是磁法勘探進入第二個階段(梯度張量測量)的一個中間過程，這從礦產勘查方面來說，也擴大了磁法勘探的應用范圍，即使在坑道等特殊的地區也可以得到應用。目前，我國的第二、三階段還沒有實現，所以制約了地質找礦和工程勘查。隨著地質找礦和地質工程問題的要求越來越高，傳統單一的總場磁測已不能滿足地質勘探要求，多參數及矢量測量是目前的發展趨勢。這是因為多參數測量對于地質找礦和工程勘查具有重要的應用價值。目前國內外的“磁通門磁力儀”和“超導磁力儀”雖然已經實現了三分量的實測，但該儀器在地面勘探時，其探頭的高精度水平平臺及三軸定向裝置問題難以實現，往往采用機械定向，即采用鏡筒、標尺、人工觀測的方法，費時、精度低、誤差大。如國外生產的FVM-400三軸磁通門磁力儀能進行三分量磁測，在選用直角坐標模式下顯示磁場的大小，磁傾角和磁偏角三個參數。這種三分量磁測在測量技術、資料處理、圖示顯示及解釋等方面還沒有以往儀器的那些較成熟的方法和規范，特別是三軸坐標的校正問題沒有解決，往往工作人員在野外要花很多時間進行三軸的定向，因而工作效率低，這就是目前三分量磁力儀在我國沒有普及和推廣的主要原因之一。因而，目前使用三分量磁力儀的用戶較少，為了克服以上地面三分量找礦中的種種弊端，特開展了該儀器的研發。
技術實現思路
為了解決現有技術的不足，本技術提供了一種地面三分量磁力定向勘探裝置，利用儀器可完成傳感器三軸自身正交校正，也可以實現傳感器三軸坐標與地理坐標轉換，達到既可以進行快速測量，同時又可以獲得比傳統質子磁力儀更豐富的空間地磁場參數，為地質找礦提供全方位的地球物理數據；此外，為了解決野外測網的定點問題，系統還設計有GPS或北斗的定位系統，最終形成野外三分量磁測的“一鍵”完成。本技術為解決其技術問題所采用的技術方案是：提供了一種地面三分量磁力定向勘探裝置，包括探頭、控制器模塊、用于同步的時鐘控制模塊和用于供電的電源模塊，所述探頭包括無磁塑制圓柱形套管及支撐部件，無磁塑制圓柱形套管內置有無磁鈦合金槽，無磁鈦合金槽內安裝有傳感器模塊，所述傳感器模塊包括定位模塊、磁通門傳感器以及慣性測量模塊，慣性測量模塊與磁通門傳感器的Z軸位于同一直線；所述控制器模塊為MCU控制器模塊，所述定位模塊通過USART串口與MCU控制器模塊雙向連接，所述磁通門傳感器的三軸各通過一組信號調理模塊接入24位A/D轉換模塊，24位A/D轉換模塊通過SPI串口與MCU控制器模塊雙向連接，所述慣性測量模塊通過USART串口與MCU控制器模塊雙向連接，經ALG7209驅動模塊驅動的矩陣鍵盤通過IIC總線與MCU控制器模塊雙向連接，液晶顯示模塊通過USART串口與MCU控制器模塊雙向連接，TF卡存儲模塊通過SPI總線與MCU控制器模塊雙向連接，時鐘控制模塊和電源模塊均與MCU控制器模塊連接；所述SPI總線采用8位數據傳輸寬度，頻率大小為500MHZ。所述MCU控制器模塊采用芯片MC9S12XEP100。所述磁通門傳感器采用FGM3D/100。所述慣性測量模塊采用三軸加速度傳感器ADIS16210。所述24位A/D轉換模塊內部設有至少三個并行的用于實現三軸數據同步采集的ΔΣ轉換器。所述定位模塊采用GPS模塊和/或北斗模塊。所述定位模塊采用GGSTAR-2000GPS模塊。所述支撐部件為無磁支桿或無磁三腳架。本技術基于其技術方案所具有的有益效果在于：(1)本技術的三分量磁通門傳感器采用德國SENSYS公司產FGM3D/100，量程±100000nT；精度0.5％；軸間傾斜<9nT；總傾斜<14nT；分辨率<150pT，該傳感器可以在三軸方向同時進行靜態和交變磁場的高精度測量，模擬輸出；(2)本技術的三軸加速度傳感器選用美國ADI公司的ADIS16210，傾角測量范圍0～90°；方位角測量范圍0～360°，可在空間全范圍內精確測量出翻滾角和俯仰角，利用兼容串行接口SPI能方便的配置相關的控制參數并讀取傳感器的測量數據；(3)本技術的定位模塊選用GGSTAR-2000GPS模塊，其為24通道頻率L11575.42MHz，C/A碼，跟蹤靈敏度-158dBm，捕獲靈敏度-140dBm，自主定位精度3m(CEP)，精度高，靈敏度高；(4)與現有技術相比，本技術克服了目前原始的人工定向測量方法，實現了快速、準確的野外數據采集工作，同時，又可以獲得比傳統質子磁力儀所測參數更多的空間地磁場參數，可為地質找礦提供全方位的地球物理數據；此外，為了解決野外測網的定點問題，系統還設計有GPS或北斗的定位系統，實現智能化；(5)本技術的信號獲取可以采取兩種方式，一是三分量磁通門和陀螺儀可自動動態循環采集并實時進行數據修正，二是三分量磁通門和陀螺儀手動測量(點位測量)并實時數據修正；(6)本技術尤其適合地面三分量磁測，不需人工定向，模塊精簡便于攜帶，為一鍵完成多個參數測量提供硬件。附圖說明圖1是地面三分量磁力定向勘探裝置的模塊連接示意圖。圖2是地面三分量磁力定向勘探裝置的移動模式應用示意圖。圖3是地面三分量磁力定向勘探裝置的基站模式應用示意圖。圖中：1-主安裝盒，2-探頭，3-鈦管探桿，4-背帶，5-電纜，6-鈦纖維三腳架。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本技術作進一步說明。參照圖1，本技術提供了一種地面三分量磁力定向勘探裝置，包括探頭、控制器模塊、用于同步的時鐘控制模塊和用于供電的電源模塊，所述探頭包括無磁塑制圓柱形套管及支撐部件，無磁塑制圓柱形套管內置有無磁鈦合金槽，無磁鈦合金槽內安裝有傳感器模塊，所述傳感器模塊包括定位模塊、磁通門傳感器以及慣性測量模塊，慣性測量模塊與磁通門傳感器的Z軸位于同一直線；所述控制器模塊為MCU控制器模塊，所述定位模塊通過USART串口與MCU控本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種地面三分量磁力定向勘探裝置，包括探頭、控制器模塊、用于同步的時鐘控制模塊和用于供電的電源模塊，其特征在于：所述探頭包括無磁塑制圓柱形套管及支撐部件，無磁塑制圓柱形套管內置有無磁鈦合金槽，無磁鈦合金槽內安裝有傳感器模塊，所述傳感器模塊包括定位模塊、磁通門傳感器以及慣性測量模塊，慣性測量模塊與磁通門傳感器的Z軸位于同一直線；所述控制器模塊為MCU控制器模塊，所述定位模塊通過USART串口與MCU控制器模塊雙向連接，所述磁通門傳感器的三軸各通過一組信號調理模塊接入24位A/D轉換模塊，24位A/D轉換模塊通過SPI串口與MCU控制器模塊雙向連接，所述慣性測量模塊通過USART串口與MCU控制器模塊雙向連接，經ALG7209驅動模塊驅動的矩陣鍵盤通過IIC總線與MCU控制器模塊雙向連接，液晶顯示模塊通過USART串口與MCU控制器模塊雙向連接，TF卡存儲模塊通過SPI總線與MCU控制器模塊雙向連接，時鐘控制模塊和電源模塊均與MCU控制器模塊連接；所述SPI總線采用8位數據傳輸寬度，頻率大小為500MHZ。

【技術特征摘要】
1.一種地面三分量磁力定向勘探裝置，包括探頭、控制器模塊、用于同步的時鐘
控制模塊和用于供電的電源模塊，其特征在于：所述探頭包括無磁塑制圓柱形套管及支
撐部件，無磁塑制圓柱形套管內置有無磁鈦合金槽，無磁鈦合金槽內安裝有傳感器模塊，
所述傳感器模塊包括定位模塊、磁通門傳感器以及慣性測量模塊，慣性測量模塊與磁通
門傳感器的Z軸位于同一直線；所述控制器模塊為MCU控制器模塊，所述定位模塊通
過USART串口與MCU控制器模塊雙向連接，所述磁通門傳感器的三軸各通過一組信
號調理模塊接入24位A/D轉換模塊，24位A/D轉換模塊通過SPI串口與MCU控制器
模塊雙向連接，所述慣性測量模塊通過USART串口與MCU控制器模塊雙向連接，經
ALG7209驅動模塊驅動的矩陣鍵盤通過IIC總線與MCU控制器模塊雙向連接，液晶顯
示模塊通過USART串口與MCU控制器模塊雙向連接，TF卡存儲模塊通過SPI總線與
MCU控制器模塊雙向連接，時鐘控制模塊和電源模塊均與MCU控制器模塊連接；所
述SPI總線采用8位...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李永濤，高揚，李美宏，
申請(專利權)人：中國地質大學武漢，
類型：新型
國別省市：湖北;42