[发明专利]三分量SQUID传感器正交度校正装置及校正方法

说明书

本发明涉及一种三分量SQUID传感器正交度校正装置及校正方法，是由无磁支架安装在底座上，底座与升降螺杆连接，升降螺杆与无磁平台固定，三通道信号发生器发出的三路交流信号频率、幅度相同，相位差120度，亥姆赫兹线圈组在三路交流信号的激励下产生旋转的均匀磁场，三分量传感器与信号采集系统连接构成。本发明通过改变线圈电流实现对旋转磁场强度、范围的实时控制，使自动校正三分量传感器正交度成为可能。提高了传感器校正效率，方便了野外工作。与现有技术的最大区别是：亥姆赫兹线圈组不转动，通过三个频率相同，幅度相同，且相位差120度的交变电流产生旋转的均匀磁场，等效于三分量SQUID传感器在均匀磁场中旋转任意角度。

技术领域：

本发明涉及一种地球物理磁测传感器校正装置，尤其是用于地磁场测量的三分量SQUID传感器的正交度校正装置及校正方法。

背景技术：

超导量子干涉仪(Superconducting Quantum Interference Device，SQUID)是目前灵敏度最高的磁测传感器，可用于地球物理矢量磁测。与传统的地球物理总磁场强度测量相比，三分量SQUID传感器制成的磁测仪器系统可测得更丰富的地磁场信息，有效减少反演中的多解性，有助于对磁性体的定量解释，提高地下矿体的探测分辨率和定位精度，成为地球物理磁测的主要发展方向之一。理想情况下，三分量SQUID传感器的三个轴，即X轴、Y轴、Z轴之间应相互正交，测得磁场在X、Y、Z三个垂直方向上的分量，从而获得丰富的地磁场矢量信息。测量时，三分量SQUID传感器的正交度对磁场的测量至关重要，但实际受加工及安装工艺的限制，传感器三轴之间不可能绝对理想正交，由此会引起三分量磁测误差。在地磁场绝对值为50000nT环境下，三分量SQUID传感器的正交误差0.5°引起的磁场测量误差可达几百nT，难以满足高精度地球物理磁测的要求，因此需要对三分量SQUID传感器三个轴之间的正交度进行校正。另外，三分量SQUID传感器与传统的三分量磁传感器(三分量磁阻、磁通门传感器)不同，需放置在盛低温液体的无磁杜瓦中才能够正常工作，杜瓦应避免大角度倾斜甚至倒置，防止低温液体溢出。

传统的三分量磁传感器正交度测量或校正方法主要包括两类：(1)机械定位测量法，借助于二轴或三轴旋转平台，通过在全空间旋转，采集传感器在不同姿态下的输出信号，结合姿态数据和传感器测量值计算得到传感器三轴之间的夹角。该方法受机械旋转平台加工和安装精度，以及磁传感器和旋转平台之间安装精度的限制，测得的三轴正交度误差不小于2，满足不了地球物理磁法勘探对三分量磁传感器精度的要求。(2)野外现场标定方法，通过将三分量磁传感器在野外平稳地磁场环境下进行全空间旋转，获得地磁场的一系列数据用于反演计算，最终建立三分量磁传感器不正交角度与磁场总误差的关系模型，来补偿正交度误差引起的磁场测量误差。三分量SQUID传感器安置在盛低温液体的杜瓦内，受装置限制，无法进行全空间旋转，所以野外现场标定方法不适用于三分量SQUID传感器的正交度校正。

CN104569884A公开了一种超导量子干涉器件三轴磁强计的标定装置和方法。该装置包括：信号发生器产生选定频率和设定幅度的正弦信号，线圈在正弦信号的驱动下产生恒定的交流磁场，低温恒温器维持超导量子干涉器件三轴磁强计的工作温度，旋转机构安装线圈和低温恒温器使线圈相对于超导量子干涉器件三轴磁强计在水平面和垂直平面以任意角度调节，在超导量子干涉器件三轴磁强计周围产生均匀的交流磁场，锁相放大器在正弦信号的参考下将超导量子干涉器件三轴磁强计响应交流磁场的结果检测出来。该发明的有益之处是：一定程度上解决了现有标定过程中SQUID三轴磁强计只识别变化磁场及传感器探头不能随意旋转的问题，但同样存在着设计的线圈旋转结构复杂，人工旋转线圈引入干扰因素，在水平和垂直平面上的调节存在盲区以及水平面的角度调节需要旋转无磁杜瓦的缺点。

发明内容：

本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提出一种适合于地磁场测量的三分量SQUID传感器正交度校正装置和校正方法。