专利名称：一种地磁场观测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及地磁场探测技术领域，具体提供了一种地磁场观测系统。
背景技术：
地磁场的观测属地球物理基本场观测中的重要观测手段之一，其观测数据资料被广泛应用于航天、航空、航海、石油矿产勘探、地震预报分析研究等领域。地表地磁场的观测对观测环境要求非常高，现有技术要实现高质量的观测，必须对观测场址作全面细致的勘选，避开各种低频电磁干扰。在此基础上还需建设无磁观测仪器墩和无磁观测房，并且保持现有的环境条件不被当地的各种基础建设(能源、交通、通讯等)所破坏。由此可见，在当前社会发展迅猛的形势下，要实现长期高质量的地磁场观测是相当困难的。我国70、80年代所建设的地磁观测台站，均因上述原因搬迁了至少一次，有的甚至已迁建了 3次。由于观测场址的勘选和保护异常艰难，而且其观测基础条件的建设要求也非常苛刻，因此，迁建费用相当昂贵(通常需1500万元左右)，这就大大限制了地磁场观测项目的持续发展。现有技术地磁场观测系统，如CN2417486、CN101726291A、CN102510997A号中国专利和中国专利申请所公开的地磁场观测系统，均由地磁检测单元和数据运算处理器构成。其中地磁检测单元的传感器可以是如CN201327534号中国专利所公开的全向性深海质子旋进磁传感器。以上专利文献均可作为本发明的背景技术，但都为能解决地磁场观测系统对环境要求高的技术问题。

实用新型内容针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种地磁场观测系统，能够降低对观测环境的高要求，在复杂的电磁干扰环境中准确观测地磁场，降低地磁场观测台站的迁建和保护的成本。为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案本实用新型一种地磁场观测系统，包括井下地磁检测单元和信号数据运算处理器，井下地磁检测单元用于检测地磁场强的质子旋进信号，信号数据运算处理器用于将井下地磁检测单元获得的质子旋进信号进行处理和数据分析。还包括从地面以下深度大于150米的观测井孔，井下地磁检测单元设于观测井孔的底部，井下地磁检测单元与信号数据运算处理器之间采用电缆进行信号连接。优选地，所述观测井孔内盛有水，水面浸过井下地磁检测单元。优选地，所述井下地磁检测单元为全向性深孔质子磁探头，包括中心层的全向性磁感应器，最外层为密封的尼龙材质探头仓，尼龙材质探头仓内设有空腔并灌满纯品丙烷，全向性磁感应器浸于纯品丙烷中并通过电缆与外部地面的信号数据运算处理器连接。优选地，所述全向性磁感应器，采用三组轴向夹角分别为120°的螺旋线圈竖直叠加在一起，三个线圈组同相串接引出三条信号线，三个线圈组呈上下圈竖直叠排列结构 ’每个线圈组由两个參数相同反相串接的线圈组成。优选地，所述信号数据运算处理器包括中央处理器以及与中央处理器连接的信号处理模块、计数模块、存储模块、数据网络传输单元。信号处理模块用于将井下地磁检测单元获得的信号进行处理以获得易于识别的信号数据形式。计数模块用于将井下地磁检测单元和信号处理模块所获得的有效信号周期打上基准时间标号，以获得所测信号的周期或频率。存储模块用于存储记录上述信号周期转换而成的地磁场强数据、对应的时间及信号等级。数据网络传输单元用于将上述各数据结果通过网络链路传输至其他終端。优选地，所述信号处理模块依次包括串接的探头极化转换器、调谐匹配器、选频放大器、信号整形电路。探头极化转换器还经极化控制器与中央处理器连接，调谐匹配器、选频放大器、信号整形电路的控制端与中央处理器连接。井下地磁检测单元获得的信号经过探头极化转换器极化处理后，经调谐匹配器调谐处理，经选频放大器选频和放大处理，经信号整形电路整形处理，再传送至中央处理器的数据信号输入端。本实用新型地磁场观测系统将井下地磁检测単元置于地下深孔中，从信号源头上获得干扰较少的地磁场数据，观测台站的选址不受苛刻的限制。在获得高精度的地磁场数据基础上，信号数据运算处理器的结构可以获得简化。因此，本实用新型地磁场观测系统在进ー步提高观测精度的基础上，还大大提高了其抗干扰能力，使地磁场强的观测可以在一般的闹市区进行，这不但解决了观测场址难勘选、难保护的问题，而且还大大降低了该观测项目的建设经费(一般只需50万元左右)，为推进该观测项目的进ー步发展创造了良好基础条件。另外，由于该系统是将传感器放置在深孔地下介质内的，其观测数据资料很可能会反映出与介质及其变化的相关信息，这就为我们监测分析地下介质的变化提供了更有效的手段和方法。
图1为本实用新型地磁场观测系统的结构示意图；图2为全向性深孔质子磁探头的结构示意图。图中1、全向性深孔质子磁探头；2、探头极化转换器；3、极化控制器；4、调谐匹配器；5、选频放大器；6、信号整形电路；7、信号计数器；8、计数闸门；9、30MHz标准脉冲发生器；10、24位ニ进制计数器；11、时钟；12、EEPROM ; 13、中央处理器；14、温度传感；15、RS-232串ロ模块；16、6位键盘；17、16位LCD显示器；18、数据网络传输单元；19、3. 6V锂电；20、观测井孔。
具体实施方式
以下结合附图及优选实施例对本实用新型技术方案进行进ー步说明，不视为对本实用新型保护范围的限制如图1所示，本实施例地磁场观测系统的全向性深孔质子磁探头I置于深度大于150米、孔径大于IlOmm的观测井孔20的底部。观测井孔20内灌满水。全向性深孔质子磁探头I通过电缆与信号数据运算处理器连接。信号数据运算处理器包括中央处理器13以及与中央处理器13连接的信号处理模块、计数模块、存储模块、数据网络传输单元18。信号处理模块用于将井下地磁检测单元获得的信号进行处理以获得易于识别的信号形式。计数模块用于将井下地磁检测单元获得的信号周期标上时间轴，以获得信号变化的周期数据。存储模块用于存储记录地磁检测单元获得的数据。数据网络传输单元用于将系统获得的地磁场等数据通过网络链路传输至其他終端。所述信号处理模块依次包括串接的探头极化转换器2、调谐匹配器4、选频放大器
5、信号整形电路6。探头极化转换器2还经极化控制器3与中央处理器13连接，调谐匹配器4、选频放大器5、信号整形电路6的控制端与中央处理器13连接。井下地磁检测单元获得的信号经过探头极化转换器极化处理后，经调谐匹配器调谐处理，经选频放大器选频和放大处理，经信号整形电路整形处理，再传送至中央处理器的数据信号输入端。计数模块包括依次与中央处理器13连接的信号计数器7、30MHz标准脉冲发生器9、计数闸门8、24位ニ进制计数器10。存储模块为容量4M的EEPR0M12。数据网络传输单元18通过RS-232串ロ模块15与中央处理器13连接，并通过网络信道与外界终端连接。中央处理器13采用单片机PIC16F877，因此中央处理器13还需连接时钟11和3.6V锂电19。为了进一步加强地磁场观测系统的人机交互性能和智能性，中央处理器13还连接6位键盘16、16位IXD显示器17和温度传感14。如图2所示，全向性深孔质子磁探头I的结构如下包括中心层的全向性磁感应器103，最外层为密封的尼龙材质探头仓102，尼龙材质探头仓102内设有空腔并灌满纯品丙烷101，纯品丙烷101从小孔104灌入后用螺丝105封住。全向性磁感应器103浸于纯品丙烷101中并通过电缆106与外部的数据运算处理器连接。所述全向性磁感应器为CN201327534号中国专利所改进的结构，采用三组轴向夹角分别为120°的螺旋线圈竖直叠加在一起，三个线圈组同相串接引出三条信号线，三个线圈组呈上下圈竖直叠排列结构；每个线圈组由两个參数相同反相串接的线圈组成。
权利要求1.一种地磁场观测系统，包括井下地磁检测单元和信号数据运算处理器，井下地磁检测单元用于检测地磁场强的质子旋进信号，信号数据运算处理器用于将井下地磁检测单元获得的质子旋进信号进行处理和数据分析，其特征在于还包括从地面以下深度大于150米的观测井孔，井下地磁检测单元设于观测井孔的底部，井下地磁检测单元与信号数据运算处理器之间采用电缆进行信号连接。
2.如权利要求1所述的一种地磁场观测系统，其特征在于所述观测井孔内盛有水，水面浸过井下地磁检测单元。
3.如权利要求1所述的一种地磁场观测系统，其特征在于所述井下地磁检测单元为全向性深孔质子磁探头，包括中心层的全向性磁感应器，最外层为密封的尼龙材质探头仓，尼龙材质探头仓内设有空腔并灌满纯品丙烷，全向性磁感应器浸于纯品丙烷中并通过电缆与外部地面的信号数据运算处理器连接。
4.如权利要求3所述的一种地磁场观测系统，其特征在于所述全向性磁感应器，包括采用三组轴向夹角分别为120°的螺旋线圈竖直叠加在一起，三个线圈组同相串接引出三条信号线，三个线圈组呈上下圈竖直叠排列结构；每个线圈组由两个参数相同反相串接的线圈组成。
5.如权利要求1所述的一种地磁场观测系统，其特征在于所述信号数据运算处理器包括中央处理器以及与中央处理器连接的信号处理模块、计数模块、存储模块、数据网络传输单元； 信号处理模块用于将井下地磁检测单元获得的信号进行处理以获得易于识别的信号数据形式； 计数模块用于将井下地磁检测单元和信号处理模块所获得的有效信号周期打上基准时间标号，以获得所测信号的周期或频率； 存储模块用于存储记录上述信号周期转换而成的地磁场强数据、对应的时间及信号等级； 数据网络传输单元用于将上述各数据结果通过网络链路传输至其他终端。
6.如权利要求5所述的一种地磁场观测系统，其特征在于所述信号处理模块依次包括串接的探头极化转换器、调谐匹配器、选频放大器、信号整形电路；探头极化转换器还经极化控制器与中央处理器连接，调谐匹配器、选频放大器、信号整形电路的控制端与中央处理器连接； 井下地磁检测单元获得的信号经过探头极化转换器极化处理后，经调谐匹配器调谐处理，经选频放大器选频和放大处理，经信号整形电路整形处理，再传送至中央处理器的数据信号输入端。
专利摘要本实用新型涉及地磁场探测技术领域,具体提供了一种地磁场观测系统，包括井下地磁检测单元和信号数据运算处理器,井下地磁检测单元用于检测地磁场强的质子旋进信号,信号数据运算处理器用于将井下地磁检测单元获得的质子旋进信号进行处理和数据分析。还包括从地面以下深度大于150米的观测井孔, 井下地磁检测单元设于观测井孔的底部,井下地磁检测单元与信号数据运算处理器之间采用特种电缆进行信号连接。本实用新型地磁场观测系统，能够降低对观测环境的高要求，在复杂的电磁干扰环境中准确观测地磁场，并有效降低地磁场观测台站的迁建和保护的成本。
文档编号G01V3/40GK202870312SQ20122049715
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者柴剑勇, 黄晖, 黎珠博, 严兴 申请人:广州市拓深电子技术开发有限公司