一種搜索線圈式和磁通門式組合的多功能磁力儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種搜索線圈式和磁通門式組合的多功能磁力儀,包括反饋繞組、線圈以及磁芯，所述多功能磁力儀設(shè)置有測(cè)量一個(gè)空間點(diǎn)的三個(gè)磁場(chǎng)分量的敏感軸，所述敏感軸采用X軸、Y軸、Z軸的三軸一體的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，該細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)可為一節(jié)Z軸，兩節(jié)Z軸，三節(jié)Z軸或N節(jié)Z軸,所述反饋繞組采用亥姆霍茲線圈結(jié)構(gòu)，所述反饋繞組包括中間的線圈以及內(nèi)置的磁芯，本實(shí)用新型的特點(diǎn)是：高的開環(huán)靈敏度，精確測(cè)量直流磁場(chǎng)，精確測(cè)量疊加在直流磁場(chǎng)中的微弱交流磁場(chǎng)，各個(gè)頻率的交流磁場(chǎng)的幅值放大倍數(shù)相等，分時(shí)地工作于磁通門模式或搜索線圈模式。
【專利說明】一種搜索線圈式和磁通門式組合的多功能磁力儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁力測(cè)量領(lǐng)域，特別是一種搜索線圈式和磁通門式組合的多功能磁力儀。
【背景技術(shù)】
[0002]測(cè)量地磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁力儀可分為絕對(duì)磁力儀和相對(duì)磁力儀兩類。主要用途是進(jìn)行磁異常數(shù)據(jù)采集以及測(cè)定巖石磁參數(shù)，從20世紀(jì)至今，磁力儀經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，機(jī)械原理到現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展過程。絕對(duì)磁力儀測(cè)定值的準(zhǔn)確度由儀器本身確定，相對(duì)磁力儀測(cè)定值的準(zhǔn)確度與絕對(duì)磁力儀比測(cè)后才能確定，并且存在探頭開環(huán)靈敏度不高，分辨力不強(qiáng)，測(cè)量直流磁場(chǎng)和交流磁場(chǎng)相互干擾的問題。目前沒有發(fā)現(xiàn)涉及一種搜索線圈式和磁通門式組合的多功能磁力儀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是在于提供一種搜索線圈式和磁通門式組合的多功能磁力儀，解決三軸磁力儀探頭開環(huán)靈敏度不高，分辨力不強(qiáng)，測(cè)量直流磁場(chǎng)和交流磁場(chǎng)相互干擾的問題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)其目的，本發(fā)明提供了一種搜索線圈式和磁通門式組合的多功能磁力儀，所述多功能磁力儀設(shè)置有測(cè)量一個(gè)空間點(diǎn)的三個(gè)磁場(chǎng)分量的敏感軸，所述敏感軸采用X軸、Y軸、Z軸的三軸一體的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，該細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)可為一節(jié)Z軸，兩節(jié)Z軸，三節(jié)Z軸或N節(jié)Z軸，N為自然數(shù)，所述反饋繞組采用亥姆霍茲線圈結(jié)構(gòu)，所述反饋繞組包括中間的線圈以及內(nèi)置的磁芯。
[0005]反饋繞組采用亥姆霍茲線圈結(jié)構(gòu)，既給磁通門用又給搜索線圈用，中間的線圈既當(dāng)作磁通門式磁力儀的測(cè)量線圈又當(dāng)搜索線圈式磁力儀的搜索線圈，內(nèi)置的磁芯既當(dāng)作磁通門開關(guān)磁芯，又當(dāng)搜索線圈吸附導(dǎo)磁體，既可精確測(cè)量直流磁場(chǎng)又可精確測(cè)量疊加在強(qiáng)直流磁場(chǎng)中的微弱交流磁場(chǎng)，分辨力有效位數(shù)達(dá)到1/1000000。
[0006]進(jìn)一步的，所述細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)通過增加X軸、Y軸的匝橫截面積和增大Z軸匝數(shù)的辦法提高開環(huán)靈敏度。
[0007]采用了 X軸、Y軸、Z軸的三軸一體的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，該細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)可為一節(jié)Z軸，兩節(jié)Z軸，三節(jié)Z軸或N節(jié)Z軸，細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)中通過增加X軸、Y軸匝橫截面積和增大Z軸節(jié)數(shù)，通過Z軸增大匝數(shù)的辦法，實(shí)現(xiàn)高的開環(huán)靈敏度，最終實(shí)現(xiàn)提高磁通門式磁力儀分辨力和搜索線圈式磁力儀分辨力。
[0008]多功能磁力儀的使用方法是，第一步，將所述多功能磁力儀的反饋繞組的中間的線圈作為磁通門式的測(cè)量線圈，所述內(nèi)置的磁芯作為磁通門式開關(guān)磁芯，產(chǎn)生準(zhǔn)確均勻的反饋磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)精確的磁通門的測(cè)量，保證了對(duì)疊加在直流磁場(chǎng)上的微弱交流磁場(chǎng)的高分辨力，用于精確測(cè)量直流磁場(chǎng)；
[0009]第二步，將所述多功能磁力儀的反饋繞組的中間的線圈作為搜索線圈式的搜索線圈，所述內(nèi)置的磁芯作為搜索線圈式吸附導(dǎo)磁體，反饋線圈產(chǎn)生準(zhǔn)確均勻的反饋磁場(chǎng)，把微分變成比例，對(duì)各個(gè)頻率的交流磁場(chǎng)的幅值放大倍數(shù)相等，對(duì)各個(gè)頻率的交流磁場(chǎng)的幅值放大倍數(shù)相等，獲得平坦的幅值頻率特性，用于精確測(cè)量疊加在直流磁場(chǎng)中的微弱交流磁場(chǎng)；
[0010]第三步，所述多功能磁力儀分時(shí)地工作于磁通門模式或搜索線圈模式。
[0011]進(jìn)一步的，所述多功能磁力儀能反映去掉直流磁場(chǎng)后的微弱交流磁場(chǎng)，能夠放大到足夠的幅值，用于A/D變換。
[0012]進(jìn)一步的，所述疊加在直流磁場(chǎng)中的微弱交流磁場(chǎng)，采用磁通門模式下的反饋線圈電流、反饋線圈電流的微分以及反饋線圈電流的交流分量三種信號(hào)的時(shí)間互相關(guān)得到，并且所述疊加在直流磁場(chǎng)中的微弱交流磁場(chǎng)由搜索線圈模式下的閉環(huán)輸出得到。
[0013]本發(fā)明的特點(diǎn)是:高的開環(huán)靈敏度，精確測(cè)量直流磁場(chǎng)，精確測(cè)量疊加在直流磁場(chǎng)中的微弱交流磁場(chǎng)，各個(gè)頻率的交流磁場(chǎng)的幅值放大倍數(shù)相等，分時(shí)地工作于磁通門模式或搜索線圈模式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1、圖2、圖3是本發(fā)明磁力儀示意圖；
[0015]圖4、圖5、圖6是本發(fā)明細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的磁力儀示意圖；
[0016]圖7是本發(fā)明磁力儀的磁通門式電路原理圖；
[0017]圖8是本發(fā)明磁力儀的搜索線圈式電路原理圖；
[0018]1.磁芯2.X軸檢測(cè)線圈3.Y軸檢測(cè)線圈4.Z軸檢測(cè)線圈5.X軸搜索線圈6.Y軸搜索線圈7.Z軸搜索線圈8.X軸反饋線圈9.Y軸反饋線圈10.Z軸反饋線圈
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理及優(yōu)點(diǎn)作進(jìn)一步闡述。
[0020]實(shí)施例1
[0021]如圖1-5所示，一種搜索線圈式和磁通門式組合的多功能磁力儀，反饋繞組采用亥姆霍茲線圈結(jié)構(gòu)，既給磁通門用又給搜索線圈用，中間的線圈既當(dāng)作磁通門式磁力儀的測(cè)量線圈又當(dāng)搜索線圈式磁力儀的搜索線圈，內(nèi)置的磁芯既當(dāng)作磁通門開關(guān)磁芯，又當(dāng)搜索線圈吸附導(dǎo)磁體，采用了 X軸、Y軸、Z軸的三軸一體的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，該細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)可為一節(jié)Z軸，兩節(jié)Z軸，三節(jié)Z軸或N節(jié)Z軸，細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)中通過增加X軸、Y軸匝橫截面積和增大Z軸節(jié)數(shù)，通過Z軸增大匝數(shù)的辦法，實(shí)現(xiàn)高的開環(huán)靈敏度，最終實(shí)現(xiàn)提高磁通門式磁力儀分辨力和搜索線圈式磁力儀分辨力。
[0022]實(shí)施例2
[0023]一種的多功能磁力儀的使用方法，第一步，將所述多功能磁力儀的反饋繞組的中間的線圈作為磁通門式的測(cè)量線圈，所述內(nèi)置的磁芯作為磁通門式開關(guān)磁芯，產(chǎn)生準(zhǔn)確均勻的反饋磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)精確的磁通門的測(cè)量，保證了對(duì)疊加在直流磁場(chǎng)上的微弱交流磁場(chǎng)的高分辨力，用于精確測(cè)量直流磁場(chǎng)；
[0024]第二步，將所述多功能磁力儀的反饋繞組的中間的線圈作為搜索線圈式的搜索線圈，所述內(nèi)置的磁芯作為搜索線圈式吸附導(dǎo)磁體，反饋線圈產(chǎn)生準(zhǔn)確均勻的反饋磁場(chǎng)，把微分變成比例，對(duì)各個(gè)頻率的交流磁場(chǎng)的幅值放大倍數(shù)相等，對(duì)各個(gè)頻率的交流磁場(chǎng)的幅值放大倍數(shù)相等，獲得平坦的幅值頻率特性，用于精確測(cè)量疊加在直流磁場(chǎng)中的微弱交流磁場(chǎng)；
[0025]第三步，所述多功能磁力儀分時(shí)地工作于磁通門模式或搜索線圈模式。
[0026]實(shí)施例3
[0027]在磁通門的工作狀態(tài)下，產(chǎn)生準(zhǔn)確均勻的反饋磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)精確的磁通門的測(cè)量。在搜索線圈的工作狀態(tài)下，反饋線圈產(chǎn)生精確均勻的反饋磁場(chǎng)，把微分變成比例，對(duì)各個(gè)頻率的交流磁場(chǎng)的幅值放大倍數(shù)相等，獲得平坦的幅值頻率特性。能反映去掉直流磁場(chǎng)后的微弱交流磁場(chǎng)，可以放大到足夠的幅值，用于A/D變換。疊加在直流磁場(chǎng)中的微弱交流磁場(chǎng)，用三種信號(hào)的時(shí)間互相關(guān)得到:磁通門模式下的反饋線圈電流、反饋線圈電流的微分、反饋線圈電流的交流分量。疊加在直流磁場(chǎng)中的微弱交流磁場(chǎng)，由搜索線圈模式下的閉環(huán)輸出得到。
[0028]本發(fā)明的特點(diǎn)是:高的開環(huán)靈敏度，精確測(cè)量直流磁場(chǎng)，精確測(cè)量疊加在直流磁場(chǎng)中的微弱交流磁場(chǎng)，各個(gè)頻率的交流磁場(chǎng)的幅值放大倍數(shù)相等，分時(shí)地工作于磁通門模式或搜索線圈模式。
[0029]需要說明的是，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，包括發(fā)明人用于實(shí)施本發(fā)明的已知最佳模式。優(yōu)選實(shí)施例的變更對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言在閱讀上述說明后是顯而易見的。發(fā)明人希望普通技術(shù)人員合理應(yīng)用這樣的變更，并且發(fā)明人認(rèn)為與在此明確說明不同的應(yīng)用也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，本發(fā)明包括權(quán)利要求中所引用的主旨的所有修改及等效形式，這在適用的法律中是允許的。此外，上述要素的所有可能的變更的任何組合也被本發(fā)明所包含，除非在此另外指出或者在上下文中明顯矛盾。
【權(quán)利要求】
1.一種搜索線圈式和磁通門式組合的多功能磁力儀，包括反饋繞組、線圈以及磁芯，其特征在于:所述多功能磁力儀設(shè)置有測(cè)量一個(gè)空間點(diǎn)的三個(gè)磁場(chǎng)分量的敏感軸，所述敏感軸采用X軸、Y軸、Z軸的三軸一體的細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，該細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)可為一節(jié)Z軸，兩節(jié)Z軸，三節(jié)Z軸或N節(jié)Z軸，N為自然數(shù)，所述反饋繞組采用亥姆霍茲線圈結(jié)構(gòu)，所述反饋繞組包括中間的線圈以及內(nèi)置的磁芯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種搜索線圈式和磁通門式組合的多功能磁力儀，其特征在于:所述細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)通過增加X軸、Y軸的匝橫截面積和增大Z軸節(jié)數(shù)，通過Z軸增大匝數(shù)的辦法提高開環(huán)靈敏度。
【文檔編號(hào)】G01R33/02GK203705624SQ201320608838
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】張躍, 林原, 李攀攀, 曹晨嘯 申請(qǐng)人:北京納特斯拉科技有限公司