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1、(10)申请公布号 CN 103499795 A (43)申请公布日 2014.01.08 CN 103499795 A (21)申请号 201310456087.9 (22)申请日 2013.09.29 G01R 33/02(2006.01) G01R 33/04(2006.01) G01V 3/40(2006.01) (71)申请人 北京纳特斯拉科技有限公司 地址 100072 北京市石景山区八大处高科技 园区西井路 3 号崇新大厦 1 号楼 107B8 室 (72)发明人 张跃 林原 李攀攀 曹晨啸 (74)专利代理机构 北京科亿知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 11350 代理人。
2、 汤东凤 (54) 发明名称 一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁 力仪及其用途 (57) 摘要 本发明提供一种搜索线圈式和磁通门式组合 的多功能磁力仪， 包括反馈绕组、 线圈以及磁芯， 所述多功能磁力仪设置有测量一个空间点的三个 磁场分量的敏感轴， 所述敏感轴采用 X 轴、 Y 轴、 Z 轴的三轴一体的细长空间结构， 该细长结构可为 一节 Z 轴， 两节 Z 轴， 三节 Z 轴或 N 节 Z 轴。所述 反馈绕组采用亥姆霍兹线圈结构， 所述反馈绕组 包括中间的线圈以及内置的磁芯， 本发明还提供 了多功能磁力仪的用途。本发明的特点是 ： 高的 开环灵敏度， 精确测量直流磁场， 精确测量叠加在 。
3、直流磁场中的微弱交流磁场， 各个频率的交流磁 场的幅值放大倍数相等， 分时地工作于磁通门模 式或搜索线圈模式。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103499795 A CN 103499795 A 1/1 页 2 1. 一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪， 包括反馈绕组、 线圈以及磁芯， 其 特征在于 ： 所述多功能磁力仪设置有测量一个空间点的三个磁场分量的敏感轴， 所述敏感 轴采用 X 轴、 Y 轴、 Z 轴的三轴一体的。
4、细长空间结构， 该细长结构可为一节 Z 轴， 两节 Z 轴， 三 节 Z 轴或 N 节 Z 轴， N 为自然数， 所述反馈绕组采用亥姆霍兹线圈结构， 所述反馈绕组包括 中间的线圈以及内置的磁芯。 2. 根据权利要求 1 所述的一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪， 其特征在 于 ： 所述细长空间结构通过增加 X 轴、 Y 轴的匝横截面积和增大 Z 轴节数， 通过 Z 轴增大匝 数的办法提高开环灵敏度。 3. 根据权利要求 1 所述的一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪， 其特征在 于 ： 所述多功能磁力仪还包括有多个磁通门传感器。 4. 一种如权利要求 1-3 中任一项的多功能磁力。
5、仪的用途， 其特征在于， 第一步， 将所述多功能磁力仪的反馈绕组的中间的线圈作为磁通门式的测量线圈， 所 述内置的磁芯作为磁通门式开关磁芯， 产生准确均匀的反馈磁场， 实现精确的磁通门的测 量， 保证了对叠加在直流磁场上的微弱交流磁场的高分辨力， 用于精确测量直流磁场 ； 第二步， 将所述多功能磁力仪的反馈绕组的中间的线圈作为搜索线圈式的搜索线圈， 所述内置的磁芯作为搜索线圈式吸附导磁体， 反馈线圈产生准确均匀的反馈磁场， 把微分 变成比例， 对各个频率的交流磁场的幅值放大倍数相等， 对各个频率的交流磁场的幅值放 大倍数相等， 获得平坦的幅值频率特性， 用于精确测量叠加在直流磁场中的微弱交流磁。
6、 场 ； 第三步， 所述多功能磁力仪分时地工作于磁通门模式或搜索线圈模式。 5. 一种如权利要求 4 中所述的多功能磁力仪的用途， 其特征在于， 所述多功能磁力仪 能反映去掉直流磁场后的微弱交流磁场， 能够放大到足够的幅值， 用于 A/D 变换。 6. 一种如权利要求 4 中所述的多功能磁力仪的用途， 其特征在于， 所述叠加在直流磁 场中的微弱交流磁场， 采用磁通门模式下的反馈线圈电流、 反馈线圈电流的微分以及反馈 线圈电流的交流分量三种信号的时间互相关得到， 并且所述叠加在直流磁场中的微弱交流 磁场由搜索线圈模式下的闭环输出得到。 权 利 要 求 书 CN 103499795 A 2 1/3。
7、 页 3 一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪及其用途 技术领域 0001 本发明涉及磁力测量领域， 特别是一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力 仪及其用途。 背景技术 0002 测量地磁场强度的磁力仪可分为绝对磁力仪和相对磁力仪两类。 主要用途是进行 磁异常数据采集以及测定岩石磁参数， 从 20 世纪至今， 磁力仪经历了从简单到复杂， 机械 原理到现代电子技术的发展过程。绝对磁力仪测定值的准确度由仪器本身确定， 相对磁力 仪测定值的准确度与绝对磁力仪比测后才能确定， 并且存在探头开环灵敏度不高， 分辨力 不强， 测量直流磁场和交流磁场相互干扰的问题。目前没有发现涉及一种搜索线圈式和。
8、磁 通门式组合的多功能磁力仪。 发明内容 0003 本发明目的是在于提供一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪， 解决三 轴磁力仪探头开环灵敏度不高， 分辨力不强， 测量直流磁场和交流磁场相互干扰的问题。 0004 为实现其目的， 本发明提供了一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪， 所述多功能磁力仪设置有测量一个空间点的三个磁场分量的敏感轴， 所述敏感轴采用 X 轴、 Y 轴、 Z 轴的三轴一体的细长空间结构， 该细长结构可为一节 Z 轴， 两节 Z 轴， 三节 Z 轴或 N节Z轴， N为自然数， 所述反馈绕组采用亥姆霍兹线圈结构， 所述反馈绕组包括中间的线圈 以及内置的磁芯。 00。
9、05 反馈绕组采用亥姆霍兹线圈结构， 既给磁通门用又给搜索线圈用， 中间的线圈既 当作磁通门式磁力仪的测量线圈又当搜索线圈式磁力仪的搜索线圈， 内置的磁芯既当作磁 通门开关磁芯， 又当搜索线圈吸附导磁体， 既可精确测量直流磁场又可精确测量叠加在强 直流磁场中的微弱交流磁场， 分辨力有效位数达到 1/1000000。 0006 进一步的， 所述细长空间结构通过增加 X 轴、 Y 轴的匝横截面积和增大 Z 轴节数， 通过 Z 轴增大匝数的办法提高开环灵敏度。 0007 采用了 X 轴、 Y 轴、 Z 轴的三轴一体的细长结构， 该细长结构可为一节 Z 轴， 两节 Z 轴， 三节 Z 轴或 N 节 Z。
10、 轴， 细长空间中通过增加 X 轴、 Y 轴匝横截面积和增大 Z 轴节数， 通过 Z 轴增大匝数的办法， 实现高的开环灵敏度， 最终实现提高磁通门式磁力仪分辨力和搜索线 圈式磁力仪分辨力。 0008 进一步的， 所述多功能磁力仪还包括有多个磁通门传感器。 0009 本发明还提供了一种的多功能磁力仪的用途， 第一步， 将所述多功能磁力仪的反 馈绕组的中间的线圈作为磁通门式的测量线圈， 所述内置的磁芯作为磁通门式开关磁芯， 产生准确均匀的反馈磁场， 实现精确的磁通门的测量， 保证了对叠加在直流磁场上的微弱 交流磁场的高分辨力， 用于精确测量直流磁场 ； 0010 第二步， 将所述多功能磁力仪的反馈。
11、绕组的中间的线圈作为搜索线圈式的搜索线 说 明 书 CN 103499795 A 3 2/3 页 4 圈， 所述内置的磁芯作为搜索线圈式吸附导磁体， 反馈线圈产生准确均匀的反馈磁场， 把微 分变成比例， 对各个频率的交流磁场的幅值放大倍数相等， 对各个频率的交流磁场的幅值 放大倍数相等， 获得平坦的幅值频率特性， 用于精确测量叠加在直流磁场中的微弱交流磁 场 ； 0011 第三步， 所述多功能磁力仪分时地工作于磁通门模式或搜索线圈模式。 0012 进一步的， 所述多功能磁力仪能反映去掉直流磁场后的微弱交流磁场， 能够放大 到足够的幅值， 用于 A/D 变换。 0013 进一步的， 所述叠加在直。
12、流磁场中的微弱交流磁场， 采用磁通门模式下的反馈线 圈电流、 反馈线圈电流的微分以及反馈线圈电流的交流分量三种信号的时间互相关得到， 并且所述叠加在直流磁场中的微弱交流磁场由搜索线圈模式下的闭环输出得到。 0014 本发明的特点是 ： 高的开环灵敏度， 精确测量直流磁场， 精确测量叠加在直流磁场 中的微弱交流磁场， 各个频率的交流磁场的幅值放大倍数相等， 分时地工作于磁通门模式 或搜索线圈模式。 附图说明 0015 图 1 是本发明磁力仪示意图 ； 0016 图 2 是本发明细长结构的磁力仪示意图 ； 0017 图 3 是本发明磁力仪的磁通门式电路原理图 ； 0018 图 4 是本发明磁力仪的。
13、搜索线圈式电路原理图 ； 0019 1. 磁芯 2.X 轴检测线圈 3.Y 轴检测线圈 4.Z 轴检测线圈 5.X 轴搜索线圈 6.Y 轴搜 索线圈 7.Z 轴搜索线圈 8.X 轴反馈线圈 9.Y 轴反馈线圈 10.Z 轴反馈线圈 具体实施方式 0020 下面结合附图和实施例对本发明的原理及优点作进一步阐述。 0021 实施例 1 0022 一种搜索线圈式和磁通门式组合的多功能磁力仪， 反馈绕组采用亥姆霍兹线圈结 构， 既给磁通门用又给搜索线圈用， 中间的线圈既当作磁通门式磁力仪的测量线圈又当搜 索线圈式磁力仪的搜索线圈， 内置的磁芯既当作磁通门开关磁芯， 又当搜索线圈吸附导磁 体， 采用了 。
14、X 轴、 Y 轴、 Z 轴的三轴一体的细长结构， 该细长结构可为一节 Z 轴， 两节 Z 轴， 三 节 Z 轴或 N 节 Z 轴， 细长空间中通过增加 X 轴、 Y 轴匝横截面积和增大 Z 轴节数， 通过 Z 轴 增大匝数的办法， 实现高的开环灵敏度， 最终实现提高磁通门式磁力仪分辨力和搜索线圈 式磁力仪分辨力。 0023 实施例 2 0024 一种的多功能磁力仪的用途， 第一步， 将所述多功能磁力仪的反馈绕组的中间的 线圈作为磁通门式的测量线圈， 所述内置的磁芯作为磁通门式开关磁芯， 产生准确均匀的 反馈磁场， 实现精确的磁通门的测量， 保证了对叠加在直流磁场上的微弱交流磁场的高分 辨力， 。
15、用于精确测量直流磁场 ； 0025 第二步， 将所述多功能磁力仪的反馈绕组的中间的线圈作为搜索线圈式的搜索线 圈， 所述内置的磁芯作为搜索线圈式吸附导磁体， 反馈线圈产生准确均匀的反馈磁场， 把微 说 明 书 CN 103499795 A 4 3/3 页 5 分变成比例， 对各个频率的交流磁场的幅值放大倍数相等， 对各个频率的交流磁场的幅值 放大倍数相等， 获得平坦的幅值频率特性， 用于精确测量叠加在直流磁场中的微弱交流磁 场 ； 0026 第三步， 所述多功能磁力仪分时地工作于磁通门模式或搜索线圈模式。 0027 实施例 3 0028 在磁通门的工作状态下， 产生准确均匀的反馈磁场， 实现精。
16、确的磁通门的测量。 在 搜索线圈的工作状态下， 反馈线圈产生精确均匀的反馈磁场， 把微分变成比例， 对各个频率 的交流磁场的幅值放大倍数相等， 获得平坦的幅值频率特性。能反映去掉直流磁场后的微 弱交流磁场， 可以放大到足够的幅值， 用于 A/D 变换。叠加在直流磁场中的微弱交流磁场， 用三种信号的时间互相关得到 ： 磁通门模式下的反馈线圈电流、 反馈线圈电流的微分、 反馈 线圈电流的交流分量。叠加在直流磁场中的微弱交流磁场， 由搜索线圈模式下的闭环输出 得到。 0029 本发明的特点是 ： 高的开环灵敏度， 精确测量直流磁场， 精确测量叠加在直流磁场 中的微弱交流磁场， 各个频率的交流磁场的幅。
17、值放大倍数相等， 分时地工作于磁通门模式 或搜索线圈模式。 0030 需要说明的是， 本发明的优选实施例， 包括发明人用于实施本发明的已知最佳模 式。优选实施例的变更对本领域普通技术人员而言在阅读上述说明后是显而易见的。发明 人希望普通技术人员合理应用这样的变更， 并且发明人认为与在此明确说明不同的应用也 可以实现本发明。 因此， 本发明包括权利要求中所引用的主旨的所有修改及等效形式， 这在 适用的法律中是允许的。 此外， 上述要素的所有可能的变更的任何组合也被本发明所包含， 除非在此另外指出或者在上下文中明显矛盾。 说 明 书 CN 103499795 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103499795 A 6 2/2 页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103499795 A 7 。