本發(fā)明涉及磁法勘探領(lǐng)域中的一種航磁測量系統(tǒng)，尤其涉及一種多旋翼無人機(jī)氦光泵航磁測量系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

氦光泵磁力儀基于氦原子在外磁場中發(fā)生塞曼分裂為基礎(chǔ)，同時利用光泵作用和磁共振現(xiàn)象研制而成，其已被廣泛的搭載于固定翼飛機(jī)、動力三角翼、無人飛艇、無人機(jī)等各種飛行平臺用于磁法勘探和航空反潛。

中國專利cn201410160830.0-“一種基于固定翼無人機(jī)的航磁測量裝置及測量方法”、cn104808250a-“一種基于無人機(jī)的航空磁力探測裝置與方法”均講述了一種基于固定翼無人機(jī)航磁測量裝置，其比較適用于面積較大的航磁測量，固定翼無人機(jī)航磁測量裝置對起飛場地的要求高，無法實(shí)現(xiàn)低速飛行和懸停，不適用于考古、河道管線探測、未爆炸物搜尋等小面積航磁測量的場合。此外，這類無人機(jī)航磁測量裝置采用目前通用的軟件自動磁補(bǔ)償，對無人平臺極大的磁干擾補(bǔ)償能力有限。中國專利cn201410649362.3-“應(yīng)用于航磁測量的八旋翼無人機(jī)”，cn102156302a-“一種適用于小型飛行器的迷你氦光泵磁力儀”均未組成完整的旋翼機(jī)航磁測量系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種多旋翼無人機(jī)氦光泵航磁測量系統(tǒng)，其對起降場地要求低，可開展懸停定點(diǎn)磁場測量，具備硬件磁補(bǔ)償功能，磁探桿具備收放功能，可折疊運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，非常適用于考古、河道管線探測、未爆炸物搜尋等小面積航磁測量的場合。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的。這種多旋翼無人機(jī)氦光泵航磁測量系統(tǒng)，包括碳纖維螺旋槳、帶磁屏蔽無刷電機(jī)、碳纖維機(jī)臂、碳纖維機(jī)架、外罩、磁探桿、電池、數(shù)字化氦光泵磁力儀主機(jī)、磁探桿收放機(jī)構(gòu)、飛控數(shù)據(jù)通信模塊、遠(yuǎn)距離藍(lán)牙通信模塊、gps天線、氦光泵探頭、磁補(bǔ)償線圈、磁力儀監(jiān)控平板、飛控平板；四個碳纖維機(jī)臂的末端安裝有帶磁屏蔽無刷電機(jī)和碳纖維螺旋槳，帶磁屏蔽的無刷電機(jī)包含無刷電機(jī)和磁屏蔽外罩，碳纖維螺旋槳固定在無刷電機(jī)上，采用了磁屏蔽外罩包裹在無刷電機(jī)周圍，用于屏蔽電機(jī)永磁體和電流帶來的磁干擾；外罩內(nèi)放置電池和飛控電路；gps天線安裝在頂部；飛控數(shù)據(jù)通信模塊、遠(yuǎn)距離藍(lán)牙通信模塊分別安裝在碳纖維機(jī)架的兩側(cè)；數(shù)字化氦光泵磁力儀主機(jī)安裝在碳纖維機(jī)架的中部；磁探桿通過磁探桿收放機(jī)構(gòu)固定在碳纖維機(jī)架上；氦光泵探頭固定在磁探桿的末端，磁補(bǔ)償線圈安裝在氦光泵探頭的外部，用于補(bǔ)償機(jī)上磁性物質(zhì)和電流帶來的磁干擾；飛控平板用于飛機(jī)飛行控制，磁力儀監(jiān)控平板用于磁力儀數(shù)據(jù)監(jiān)控，控制磁力儀監(jiān)控平板在無人機(jī)起飛和降落時，通過磁探桿收放機(jī)構(gòu)對進(jìn)行磁探桿的收放操作。

所述四個碳纖維機(jī)臂通過快拆折疊結(jié)構(gòu)連接到碳纖維機(jī)架上，在運(yùn)輸時前可將碳纖維機(jī)臂放下以減小包裝箱體積，便于運(yùn)輸。

在氦光泵探頭外安裝了包含三個繞組的磁補(bǔ)償線圈，通過磁力儀監(jiān)控平板遙控設(shè)置三個繞組的補(bǔ)償電流，完成對機(jī)上磁干擾的硬件補(bǔ)償。

所述的磁探桿收放機(jī)構(gòu)包括收放電機(jī)、減速箱、電機(jī)驅(qū)動板、傳動軸和位置編碼器，磁探桿在起飛前處于水平狀態(tài)，在飛行至工作高度后由操作員通過磁力儀監(jiān)控平板發(fā)出磁探桿收放指令，由驅(qū)動板控制收放電機(jī)將磁探桿由水平狀態(tài)變?yōu)樨Q直狀態(tài)后開展磁法測量；在降落前也需要操作員將磁探桿由豎直狀態(tài)變?yōu)樗綘顟B(tài)。

本發(fā)明的有益效果為：該多旋翼氦光泵航磁測量系統(tǒng)對起降場地要求低，可開展懸停定點(diǎn)磁場測量，具備硬件磁補(bǔ)償功能，磁探桿具備收放功能，機(jī)臂可折疊運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，非常適用于考古、河道管線探測、未爆炸物搜尋等小面積航磁測量的場合。

附圖說明

附圖1為多旋翼無人機(jī)氦光泵航磁測量系統(tǒng)組成示意圖；

附圖2為帶磁屏蔽無刷電機(jī)的剖面圖；

附圖3為磁探桿收放結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖4為磁補(bǔ)償線圈結(jié)構(gòu)圖；

附圖5為硬件磁補(bǔ)償組成示意圖；

附圖6為折疊后的航磁測量系統(tǒng)。

圖中，1表示碳纖維螺旋槳，2表示帶磁屏蔽無刷電機(jī)，3表示碳纖維機(jī)臂，4表示碳纖維機(jī)架，5表示外罩，6表示磁探桿，7表示電池，8表示數(shù)字化氦光泵磁力儀主機(jī)，9表示磁探桿收放機(jī)構(gòu)，10表示飛控數(shù)據(jù)通信模塊，11表示遠(yuǎn)距離藍(lán)牙通信模塊，12表示gps天線，13表示氦光泵探頭，14表示磁補(bǔ)償線圈，15表示磁力儀監(jiān)控平板，16表示飛控平板；201表示磁屏蔽外罩，202表示無刷電機(jī)；901表示收放電機(jī)，902表示減速箱，903表示電機(jī)驅(qū)動板，904表示傳動軸，905表示位置編碼器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

圖1中，這種多旋翼無人機(jī)氦光泵航磁測量系統(tǒng)，包括碳纖維螺旋槳1、帶磁屏蔽無刷電機(jī)2、碳纖維機(jī)臂3、碳纖維機(jī)架4、外罩5、磁探桿6、電池7、數(shù)字化氦光泵磁力儀主機(jī)8、磁探桿收放機(jī)構(gòu)9、飛控數(shù)據(jù)通信模塊10、遠(yuǎn)距離藍(lán)牙通信模塊11、gps天線12、氦光泵探頭13、磁補(bǔ)償線圈14、磁力儀監(jiān)控平板15、飛控平板16；四個碳纖維機(jī)臂3的末端安裝有帶磁屏蔽無刷電機(jī)2和碳纖維螺旋槳1，帶磁屏蔽的無刷電機(jī)2包含無刷電機(jī)202和磁屏蔽外罩201，碳纖維螺旋槳1固定在無刷電機(jī)202上，采用了磁屏蔽外罩201包裹在無刷電機(jī)202周圍，用于屏蔽電機(jī)永磁體和電流帶來的磁干擾；外罩5內(nèi)放置電池7和飛控電路；gps天線12安裝在頂部；飛控數(shù)據(jù)通信模塊10、遠(yuǎn)距離藍(lán)牙通信模塊11分別安裝在碳纖維機(jī)架4的兩側(cè)；數(shù)字化氦光泵磁力儀主機(jī)8安裝在碳纖維機(jī)架4的中部；磁探桿6通過磁探桿收放機(jī)構(gòu)9固定在碳纖維機(jī)架4上；氦光泵探頭13固定在磁探桿6的末端，磁補(bǔ)償線圈14安裝在氦光泵探頭13的外部，用于補(bǔ)償機(jī)上磁性物質(zhì)和電流帶來的磁干擾；飛控平板16用于飛機(jī)飛行控制，磁力儀監(jiān)控平板15用于磁力儀數(shù)據(jù)監(jiān)控，控制磁力儀監(jiān)控平板15在無人機(jī)起飛和降落時，通過磁探桿收放機(jī)構(gòu)9對進(jìn)行磁探桿6的收放操作。

圖2中，帶磁屏蔽無刷電機(jī)2包含無刷電機(jī)202和磁屏蔽外罩201，碳纖維螺旋槳1固定在無刷電機(jī)202上，磁屏蔽外罩201包裹在無刷電機(jī)202的周圍，其可以在一定程度屏蔽無刷電機(jī)202永磁鐵和工作電流帶來的磁干擾。

圖3中，由收放電機(jī)901，減速箱902，電機(jī)驅(qū)動板903，傳動軸904，位置編碼器905共同組成磁探桿收放機(jī)構(gòu)9。磁探桿6在起飛前處于水平狀態(tài)，在飛行至工作高度后由操作員通過磁力儀監(jiān)控平板15發(fā)出磁探桿收放指令，由驅(qū)動板903控制收放電機(jī)901將磁探桿6由水平狀態(tài)變?yōu)樨Q直狀態(tài)后開展磁法測量；在降落前也需要操作員將磁探桿6由豎直狀態(tài)變?yōu)樗綘顟B(tài)。

圖4中，磁補(bǔ)償線圈14包括垂向繞組z1403、水平繞組x1401、水平繞組y1402。裝在無人機(jī)上的磁力儀受到的磁干擾很大，可能會導(dǎo)致磁力儀響應(yīng)飽和以及非線性畸變，不宜采用軟件補(bǔ)償?shù)姆绞剑瑧?yīng)采用硬件補(bǔ)償?shù)姆绞?，即給磁補(bǔ)償線圈14的三個繞組通以特定的電流以抵消機(jī)上的永久場磁干擾。

圖5中，磁力儀監(jiān)控平板可以發(fā)送磁補(bǔ)償線圈14電流設(shè)置指令，機(jī)上的數(shù)字化氦光泵磁力儀主機(jī)8通過遠(yuǎn)距離藍(lán)牙模塊11接收并解析指令，通過x、y、z向控制器，z、y、z恒流源完成線圈的電流設(shè)置。通過飛機(jī)在南北航向的磁干擾差值可以確定x繞組的補(bǔ)償電流，通過飛機(jī)在東西航向的磁干擾差值可以確定y繞組的補(bǔ)償電流，通過飛機(jī)機(jī)動時的磁干擾可以確定z繞組的補(bǔ)償電流，最終完成磁干擾永久場的硬件補(bǔ)償。

圖6中，四個機(jī)臂3通過快拆折疊結(jié)構(gòu)連接到碳纖維機(jī)架4上，可以將四個機(jī)臂3放下，減小包裝箱體積，便于運(yùn)輸。

可以理解的是，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，對本發(fā)明的技術(shù)方案及發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。