磁通门测量地磁场三分量原理是什么？组成电路大概分为哪些部分？谢谢

Doraemon_xu · 发表于 2012-7-27 10:21

Kelvin丶JJ · 发表于 2012-7-27 10:21

磁通门磁力仪利用高磁导率的坡莫合金，其磁通量密度（磁感应强度）B与外磁场H之
间呈非线性关系，通过产生的电磁感应信号，来测量ΔT或ΔZ。
偶次谐波测量原理  坡莫合金是一种高磁导率、矫顽力小的软磁性材料，它在外磁场作
用下，极易达到磁化饱和。由图可见，外磁场H的很小变化，即引起磁感应
强度B的很大变化，可以说它对磁场的变化起到了“放大”作用，也就是说坡莫合金对外磁场
变化很灵敏。
仪器探头装置。磁芯为闭合磁路，在其两边绕以匝数相同、绕向相反
的激励绕组，其外绕以信号绕组。对激励绕组给以交变电压，则有交变磁场作用于磁芯，其
磁感应强度B达到高度饱和。
当沿探头轴线方向，没有恒定外磁场作用时，则两边磁芯产生的B1与B2，其波形完全对
称、相位相差180°。这时信号绕组接收到整个磁芯的交变磁感应强度B= B1+
B2=0，信号绕组没有感应电压输出。
当沿探头轴线，有恒定外磁场（比如地磁场T或Z）作用，则磁芯受二个磁场的磁化，
其两边磁芯中的磁感应B，在正、负半周内饱和程度不一，产生不对称的梯形波B1与B2，如
图2.1-10所示，两者相位仍差180°。这时信号绕组接收的总磁通量B= B1+ B2≠0，将有感应电
压脉冲输出，其幅度与外磁场的大小成正比，相位与其极性相对应。
由坡莫合金的B-H曲线，在|H|≤Hs范围内，二者的关系可由下式描述
B=μ0H（a-bH2）式中，a、b是常数，它取决于金属物质达到磁饱和的性质。
当给激励线圈施以磁场H=Z+Hmsinωt，作用于磁芯装置，则接收线圈中产生感应电压的
量值，由下式给定  dtdBA e = (3-4-4) 式中，A是与接收线圈有关的常数。
由（3-4-3）及（3-4-4）二式，可得e由cosωt、sin2ωt、cos3ωt表达的关系式，说明输出电压中包含了一次谐波（基波）、二次谐波、及三次谐波。且二次谐波项的系数中包含了Z，
故只有外磁场Z≠0时，才有二次谐波出现，其振幅正比于外磁场Z的大小。
采用对称的磁芯装置，及线路设计，滤除一次谐波及三次谐波，在输出电压中保留二次
谐波，通过测量其振幅来测定地磁场。
我国曾生产和使用CCK-1型航空磁通门磁力仪，及CCM-2型地面磁通门磁力仪。前者测
量ΔT，后者测量ΔZ。它们均是利用偶次谐波的工作原理，在20世纪50-60年代航磁工作中使
用过，后因仪器的灵敏度不太高，被核子旋进、光泵航空磁力仪所代替。地面磁通门磁力仪
由于测量ΔZ以及梯度，使用方便等特点，较多的用于铁矿勘察与地下或水中铁质埋藏物的
探测。我国近期研制的CCM-4型磁通门磁力仪分辨率达1nT，量程±19999nT，工作环境温度；
-10℃~+50℃，数据液晶显示，仪器轻便性能稳定。同时开发研制成的CCT-2型智能化磁通
门磁力梯度仪，分辨率0.1nT/字，温度系数≤0.5nT/C°，稳定性：在常温下4小时平均漂移小
于1nT/h。用1926点阵液晶模块显示，可实时显示实测曲线，并与计算机联机后实现数据自
动化处理。