[发明专利]动态磁目标磁迹成像探测装置

说明书

一种动态磁目标磁迹成像探测装置及方法，通过集成数十甚至数百个弱磁传感器，构建特定间距的矩形磁迹成像探测阵列，获取磁目标的运动轨迹。磁目标包括铁磁性材料、非稳态材料等产生磁异常信号的物体。多通道信号集成滤波模块，用于特定间距磁传感器探测到的动态目标信号噪声进行相关频段抑制；多通道数据同步采集模块，用于对阵列信号进行同步采集；实时成像显示模块，用于对采集到的目标阵列信号进行实时轨迹成像。本发明提出针对运动磁目标的特殊信号频段磁迹成像方法，通过关联动态目标信号特性和探测矩阵传感器间距之间的规律，将地磁背景场中相关频段噪声干扰进行抑制，提升探测信号的信噪比，达到了对被测目标磁场分布轨迹实时显示的目的。

技术领域

本发明涉及磁探测技术领域，特别是一种动态磁目标磁迹成像探测装置。

背景技术

磁成像探测技术是以具有铁磁性的物体扰动磁场分布，产生磁场分布异常的物理现象为基础，通过多个探测传感器来测量磁异信号的分布，对目标进行跟踪探测并通过一定的数据处理最终得到目标相关信息。磁成像探测技术相比于光、声等探测手段，是一种被动探测技术，具有隐蔽性好，可针对铁磁目标实时探测，该技术目前广泛应用于隐蔽目标搜索、兵器检测、战场监控等军事领域。

现有的磁成像探测技术中，主要基于不同的探测原理，国内外目前主要是提高了单个探测器硬件方面的探测灵敏度，例如三轴磁强计、磁通门传感器、磁阻探测器、光泵NV色心磁强计、超导量子干涉仪等。其中三轴磁强计基于法拉第电磁感应原理，探测范围可以达到10^-3—10²T，属于一种早期的弱磁探测设备，灵敏度较低。磁通门传感器具有噪声低、频率响应高、温度性能好等特点，测量范围可以达到10^-10—10^-3T，灵敏度涵盖了微弱信号的亚nT量级。磁阻探测器基于磁场作用下电阻发生变化的原理，灵敏度理论上可达pT量级，此方法具备分辨力高、响应速度快、体积小、功耗低等优点，可集成化。光泵磁强计利用气体在磁场下的不稳定性来实现探测目的，探测灵敏度可达到fT量级。超导量子干涉磁力仪(SQUID)是基于约瑟夫逊效应理论，利用超导材料制成，灵敏度达到10^-15T(fT)，是目前灵敏度最高的磁探测器。

虽然目前的探测设备硬件方面的灵敏度越来越高，但是通过单个高精度传感器无法准确对目标轨迹成像，并且背景噪声强度达到数十微特量级，如何实现集成数百探测器形成探测矩阵并且从背景噪声中获取动态目标磁迹图像是目前最大难点。其次国际上现有的磁成像装置主要是针对静态磁性物体的磁场进行探测与成像，并且需要有磁屏蔽筒、磁屏蔽室，这些大型屏蔽装置来对周围磁场环境进行屏蔽，才能保证成像的精准度。但是构建这种装置造价高昂，并且不能对动态目标进行探测，探测空间具有局限性，对磁成像技术的发展造成了极大的限制。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种动态磁目标磁迹成像探测装置及方法，通过集成数十甚至数百个弱磁传感器，构建特定间距(0.1cma,b5cm)的磁迹成像探测阵列，并且对特定间距磁传感器探测到的动态目标所产生的噪声进行相关频段抑制，最终获取磁目标的运动轨迹。

在对动态目标磁迹成像过程中，由于外界地磁干扰噪声在0-0.15Hz频率范围附近，动态目标在运动过程中磁异信号具有特殊高频特性(0.15Hz以上)，提出了针对运动磁性物体的特殊信号频段磁迹成像方法，通过多通道信号集成滤波模块将地磁背景场中的特殊频段噪声干扰进行抑制，提升探测信号的信噪比，达到了对被测目标磁场分布轨迹实时显示的目的。

本发明的基本原理主要基于以下几点：

1.弱磁信号探测原理：铁磁性物体会对周围磁场产生扰动，当一个被探测物体经过探测探头时，会对探头周围的磁场产生一定量的磁场扰动，此时探头会感应到磁场的变化强度，产生电信号作为探测结果传回后端电路显示。