[发明专利]基于半导体磁传感器的Overhauser磁力仪跟踪配谐方法

说明书

本发明提供了基于半导体磁传感器的Overhauser磁力仪快速跟踪配谐方法，包括：利用半导体磁传感器获取地磁场的粗略值F，根据地磁场F与FID信号频率f₀的关系确定f₀大小；根据f₀初步确定Overhauser磁力仪配谐电容的容值C；根据得到的配谐电容的容值C，初步确定配谐电路实际配谐电容大小C_m，对实际配谐值C_m上下调整并搜索最优配谐值C₀，根据峰值检波器检测FID信号峰值，峰值最大时，表明电路处于谐振状态，此时配谐成功，搜索停止，然后开始频率测量。

技术领域

本发明涉及基于半导体磁传感器的Overhauser磁力仪跟踪配谐方法。

背景技术

根据Overhauser效应的原理，质子磁矩在外磁场作用下会做拉莫尔旋进运动，其角频率f与外磁场F的关系为：式中，γp为质子的旋磁比(常数)，故FID信号频率与地磁场成正比，且不受外界干扰影响，因此可以通过测量拉莫尔旋进运动得到的FID信号的频率来得到外磁场大小。FID信号频率测量的精度直接决定了地磁场测量的精度，提高FID信噪比可以提高其测量精度。FID信号在进行频率测量前一般应首先经过调谐电路(接收线圈与可变电容组成可调式串联谐振回路)进行选频放大，在Overhauser传感器中，要得到高信噪比FID信号，必须确保接收线圈与配谐电容组成的串联谐振电路处于谐振状态，因此配谐精度是实现FID信号最佳信噪比的关键。

在进行特殊的海洋磁测工作时，在磁传感器投放过程中的船体磁场、近水面的特殊磁异常等因素都会使传感器附近的磁场发生变化有可能导致失谐(预存配谐值失效)。一旦出现“失谐”，常规的做法是进行全频带的“直接搜索”，而这种方式效率低而且耗时较长，难以快速跟踪到大梯度磁异常。也有基于SVDSTFT(Singular Value DecompositionShort-time Fourier Transform)的二次调谐方法来解决陆地传感器中的失谐的问题，该方法能在FID信噪比较低的情况下初步提取出FID的频率，但是需要利用ADC对FID信号进行离散采样和数字信号处理，耗时较长，因此难以满足在复杂海况条件下对特殊海洋磁异常进行快速移动测量。也可以直接利用FFT算法对FID信号进行频谱分析，即可直接确定谐振频率并计算得到配谐电容值，但是该方法的前提是FID信号的幅值大于所有噪声的幅值，当存在较强的干扰时，这种方法并不可靠。此外，调谐电路是否谐振一般是以FID信号幅度达到最大作为依据，而动态效应造成的信号幅度波动，也可能导致配谐精度的下降甚至出现“假配谐”。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述目前在特殊的海洋磁测活动进行时采用的配谐方法存有信号幅度波动、配谐精度不高的技术问题，提供基于半导体磁传感器的Overhauser磁力仪跟踪配谐方法解决上述技术缺陷。

基于半导体磁传感器的Overhauser磁力仪跟踪配谐方法，包括：

步骤1、利用半导体磁传感器获取地磁场的粗略值F，根据粗略值F与FID信号频率f₀的关系：得到FID信号的频率f₀，其中，γ_p为质子的旋磁比；

步骤2、根据步骤1中得到的频率f₀确定配谐电容的容值C：其中，f₀为FID信号的频率，L为配谐电路中的电感；

步骤3、根据步骤2得到的配谐电容的容值C，确定配谐电容的初始容值C_m；

步骤4、在步骤3得到的配谐电容的容值C_m并在配谐电容的容值C_m的值附近上下对配谐电容值C₀进行搜索；

步骤5、进行谐振电容值搜索的同时，根据谐振电路输出的FID信号的峰值判断是否达到谐振点，当达到谐振点时谐振电路输出的FID信号会达到峰值，此时配谐成功，搜索停止。