專利名稱：一種地磁場觀測系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及地磁場探測技術領域，具體提供了一種地磁場觀測系統。
背景技術：
地磁場的觀測屬地球物理基本場觀測中的重要觀測手段之一，其觀測數據資料被廣泛應用于航天、航空、航海、石油礦產勘探、地震預報分析研究等領域。地表地磁場的觀測對觀測環境要求非常高，現有技術要實現高質量的觀測，必須對觀測場址作全面細致的勘選，避開各種低頻電磁干擾。在此基礎上還需建設無磁觀測儀器墩和無磁觀測房，并且保持現有的環境條件不被當地的各種基礎建設(能源、交通、通訊等)所破壞。由此可見，在當前社會發展迅猛的形勢下，要實現長期高質量的地磁場觀測是相當困難的。我國70、80年代所建設的地磁觀測臺站，均因上述原因搬遷了至少一次，有的甚至已遷建了 3次。由于觀測場址的勘選和保護異常艱難，而且其觀測基礎條件的建設要求也非常苛刻，因此，遷建費用相當昂貴(通常需1500萬元左右)，這就大大限制了地磁場觀測項目的持續發展。現有技術地磁場觀測系統，如CN2417486、CN101726291A、CN102510997A號中國專利和中國專利申請所公開的地磁場觀測系統，均由地磁檢測單元和數據運算處理器構成。其中地磁檢測單元的傳感器可以是如CN201327534號中國專利所公開的全向性深海質子旋進磁傳感器。以上專利文獻均可作為本發明的背景技術，但都為能解決地磁場觀測系統對環境要求高的技術問題。
實用新型內容針對現有技術中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種地磁場觀測系統，能夠降低對觀測環境的高要求，在復雜的電磁干擾環境中準確觀測地磁場，降低地磁場觀測臺站的遷建和保護的成本。為了實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案本實用新型一種地磁場觀測系統，包括井下地磁檢測單元和信號數據運算處理器，井下地磁檢測單元用于檢測地磁場強的質子旋進信號，信號數據運算處理器用于將井下地磁檢測單元獲得的質子旋進信號進行處理和數據分析。還包括從地面以下深度大于150米的觀測井孔，井下地磁檢測單元設于觀測井孔的底部，井下地磁檢測單元與信號數據運算處理器之間采用電纜進行信號連接。優選地，所述觀測井孔內盛有水，水面浸過井下地磁檢測單元。優選地，所述井下地磁檢測單元為全向性深孔質子磁探頭，包括中心層的全向性磁感應器，最外層為密封的尼龍材質探頭倉，尼龍材質探頭倉內設有空腔并灌滿純品丙烷，全向性磁感應器浸于純品丙烷中并通過電纜與外部地面的信號數據運算處理器連接。優選地，所述全向性磁感應器，采用三組軸向夾角分別為120°的螺旋線圈豎直疊加在一起，三個線圈組同相串接引出三條信號線，三個線圈組呈上下圈豎直疊排列結構 ’每個線圈組由兩個參數相同反相串接的線圈組成。優選地，所述信號數據運算處理器包括中央處理器以及與中央處理器連接的信號處理模塊、計數模塊、存儲模塊、數據網絡傳輸單元。信號處理模塊用于將井下地磁檢測單元獲得的信號進行處理以獲得易于識別的信號數據形式。計數模塊用于將井下地磁檢測單元和信號處理模塊所獲得的有效信號周期打上基準時間標號，以獲得所測信號的周期或頻率。存儲模塊用于存儲記錄上述信號周期轉換而成的地磁場強數據、對應的時間及信號等級。數據網絡傳輸單元用于將上述各數據結果通過網絡鏈路傳輸至其他終端。優選地，所述信號處理模塊依次包括串接的探頭極化轉換器、調諧匹配器、選頻放大器、信號整形電路。探頭極化轉換器還經極化控制器與中央處理器連接，調諧匹配器、選頻放大器、信號整形電路的控制端與中央處理器連接。井下地磁檢測單元獲得的信號經過探頭極化轉換器極化處理后，經調諧匹配器調諧處理，經選頻放大器選頻和放大處理，經信號整形電路整形處理，再傳送至中央處理器的數據信號輸入端。本實用新型地磁場觀測系統將井下地磁檢測単元置于地下深孔中，從信號源頭上獲得干擾較少的地磁場數據，觀測臺站的選址不受苛刻的限制。在獲得高精度的地磁場數據基礎上，信號數據運算處理器的結構可以獲得簡化。因此，本實用新型地磁場觀測系統在進ー步提高觀測精度的基礎上，還大大提高了其抗干擾能力，使地磁場強的觀測可以在一般的鬧市區進行，這不但解決了觀測場址難勘選、難保護的問題，而且還大大降低了該觀測項目的建設經費(一般只需50萬元左右)，為推進該觀測項目的進ー步發展創造了良好基礎條件。另外，由于該系統是將傳感器放置在深孔地下介質內的，其觀測數據資料很可能會反映出與介質及其變化的相關信息，這就為我們監測分析地下介質的變化提供了更有效的手段和方法。
圖1為本實用新型地磁場觀測系統的結構示意圖；圖2為全向性深孔質子磁探頭的結構示意圖。圖中1、全向性深孔質子磁探頭；2、探頭極化轉換器；3、極化控制器；4、調諧匹配器；5、選頻放大器；6、信號整形電路；7、信號計數器；8、計數閘門；9、30MHz標準脈沖發生器；10、24位ニ進制計數器；11、時鐘；12、EEPROM ; 13、中央處理器；14、溫度傳感；15、RS-232串ロ模塊；16、6位鍵盤；17、16位LCD顯示器；18、數據網絡傳輸單元；19、3. 6V鋰電；20、觀測井孔。
具體實施方式
以下結合附圖及優選實施例對本實用新型技術方案進行進ー步說明，不視為對本實用新型保護范圍的限制如圖1所示，本實施例地磁場觀測系統的全向性深孔質子磁探頭I置于深度大于150米、孔徑大于IlOmm的觀測井孔20的底部。觀測井孔20內灌滿水。全向性深孔質子磁探頭I通過電纜與信號數據運算處理器連接。信號數據運算處理器包括中央處理器13以及與中央處理器13連接的信號處理模塊、計數模塊、存儲模塊、數據網絡傳輸單元18。信號處理模塊用于將井下地磁檢測單元獲得的信號進行處理以獲得易于識別的信號形式。計數模塊用于將井下地磁檢測單元獲得的信號周期標上時間軸，以獲得信號變化的周期數據。存儲模塊用于存儲記錄地磁檢測單元獲得的數據。數據網絡傳輸單元用于將系統獲得的地磁場等數據通過網絡鏈路傳輸至其他終端。所述信號處理模塊依次包括串接的探頭極化轉換器2、調諧匹配器4、選頻放大器
5、信號整形電路6。探頭極化轉換器2還經極化控制器3與中央處理器13連接，調諧匹配器4、選頻放大器5、信號整形電路6的控制端與中央處理器13連接。井下地磁檢測單元獲得的信號經過探頭極化轉換器極化處理后，經調諧匹配器調諧處理，經選頻放大器選頻和放大處理，經信號整形電路整形處理，再傳送至中央處理器的數據信號輸入端。計數模塊包括依次與中央處理器13連接的信號計數器7、30MHz標準脈沖發生器9、計數閘門8、24位ニ進制計數器10。存儲模塊為容量4M的EEPR0M12。數據網絡傳輸單元18通過RS-232串ロ模塊15與中央處理器13連接，并通過網絡信道與外界終端連接。中央處理器13采用單片機PIC16F877，因此中央處理器13還需連接時鐘11和3.6V鋰電19。為了進一步加強地磁場觀測系統的人機交互性能和智能性，中央處理器13還連接6位鍵盤16、16位IXD顯示器17和溫度傳感14。如圖2所示，全向性深孔質子磁探頭I的結構如下包括中心層的全向性磁感應器103，最外層為密封的尼龍材質探頭倉102，尼龍材質探頭倉102內設有空腔并灌滿純品丙烷101，純品丙烷101從小孔104灌入后用螺絲105封住。全向性磁感應器103浸于純品丙烷101中并通過電纜106與外部的數據運算處理器連接。所述全向性磁感應器為CN201327534號中國專利所改進的結構，采用三組軸向夾角分別為120°的螺旋線圈豎直疊加在一起，三個線圈組同相串接引出三條信號線，三個線圈組呈上下圈豎直疊排列結構；每個線圈組由兩個參數相同反相串接的線圈組成。
權利要求1.一種地磁場觀測系統，包括井下地磁檢測單元和信號數據運算處理器，井下地磁檢測單元用于檢測地磁場強的質子旋進信號，信號數據運算處理器用于將井下地磁檢測單元獲得的質子旋進信號進行處理和數據分析，其特征在于還包括從地面以下深度大于150米的觀測井孔，井下地磁檢測單元設于觀測井孔的底部，井下地磁檢測單元與信號數據運算處理器之間采用電纜進行信號連接。
2.如權利要求1所述的一種地磁場觀測系統，其特征在于所述觀測井孔內盛有水，水面浸過井下地磁檢測單元。
3.如權利要求1所述的一種地磁場觀測系統，其特征在于所述井下地磁檢測單元為全向性深孔質子磁探頭，包括中心層的全向性磁感應器，最外層為密封的尼龍材質探頭倉，尼龍材質探頭倉內設有空腔并灌滿純品丙烷，全向性磁感應器浸于純品丙烷中并通過電纜與外部地面的信號數據運算處理器連接。
4.如權利要求3所述的一種地磁場觀測系統，其特征在于所述全向性磁感應器，包括采用三組軸向夾角分別為120°的螺旋線圈豎直疊加在一起，三個線圈組同相串接引出三條信號線，三個線圈組呈上下圈豎直疊排列結構；每個線圈組由兩個參數相同反相串接的線圈組成。
5.如權利要求1所述的一種地磁場觀測系統，其特征在于所述信號數據運算處理器包括中央處理器以及與中央處理器連接的信號處理模塊、計數模塊、存儲模塊、數據網絡傳輸單元； 信號處理模塊用于將井下地磁檢測單元獲得的信號進行處理以獲得易于識別的信號數據形式； 計數模塊用于將井下地磁檢測單元和信號處理模塊所獲得的有效信號周期打上基準時間標號，以獲得所測信號的周期或頻率； 存儲模塊用于存儲記錄上述信號周期轉換而成的地磁場強數據、對應的時間及信號等級； 數據網絡傳輸單元用于將上述各數據結果通過網絡鏈路傳輸至其他終端。
6.如權利要求5所述的一種地磁場觀測系統，其特征在于所述信號處理模塊依次包括串接的探頭極化轉換器、調諧匹配器、選頻放大器、信號整形電路；探頭極化轉換器還經極化控制器與中央處理器連接，調諧匹配器、選頻放大器、信號整形電路的控制端與中央處理器連接； 井下地磁檢測單元獲得的信號經過探頭極化轉換器極化處理后，經調諧匹配器調諧處理，經選頻放大器選頻和放大處理，經信號整形電路整形處理，再傳送至中央處理器的數據信號輸入端。
專利摘要本實用新型涉及地磁場探測技術領域,具體提供了一種地磁場觀測系統，包括井下地磁檢測單元和信號數據運算處理器,井下地磁檢測單元用于檢測地磁場強的質子旋進信號,信號數據運算處理器用于將井下地磁檢測單元獲得的質子旋進信號進行處理和數據分析。還包括從地面以下深度大于150米的觀測井孔, 井下地磁檢測單元設于觀測井孔的底部,井下地磁檢測單元與信號數據運算處理器之間采用特種電纜進行信號連接。本實用新型地磁場觀測系統，能夠降低對觀測環境的高要求，在復雜的電磁干擾環境中準確觀測地磁場，并有效降低地磁場觀測臺站的遷建和保護的成本。
文檔編號G01V3/40GK202870312SQ20122049715
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者柴劍勇, 黃暉, 黎珠博, 嚴興 申請人:廣州市拓深電子技術開發有限公司