基于旋转法的井中磁梯度张量测量系统研制

发布时间：2020-10-24 12:42

　　 随着地表浅层矿产资源的逐渐枯竭,寻找深部矿和隐伏矿成为解决资源危机的紧迫任务。井中磁测由于探头深入地下,远离地表磁性物质干扰,更加靠近地下深部矿产,十分适合寻找深部矿和隐伏矿。井中磁测从磁总场、磁三分量测量,逐渐向磁梯度张量测量方向发展,磁梯度张量具有信息丰富、受地磁场影响小等优点,在寻找和定位深部矿和隐伏矿方面更具有优势。旋转调制法是一种新颖的张量测量方法,有别于传统差分式磁梯度张量系统,在旋转法张量测量过程中,磁传感器绕旋转轴按一定转速进行旋转,将有用信息调制到指定频点,利用泰勒展开公式和傅立叶分析的方法,从频率域对信号进行分析,提取指定频率信号的特征,从而得到磁梯度张量。旋转法磁梯度张量测量系统能够利用两个甚至一个单轴磁传感器来获取全部张量信息,传感器数量减少,能简化系统的复杂度,对于张量测量系统的实现、系统优化、误差校正等具有重大意义。除此之外,旋转法张量测量可以通过增加旋转坐标系的个数来测量高阶张量,从而得到更加丰富的磁场信息,对于拓宽张量测量研究方向和进行高阶张量测量具有重大的积极意义。论文从理论推导旋转法测量原理出发,分析和仿真验证了旋转法测量原理的可行性和先进性,然后根据旋转法测量原理设计和搭建磁梯度张量测量系统,包括旋转运动机械结构设计、运动控制与数据采集电路设计、仪器坐标系与大地坐标系对准模块设计和系统交互软件设计等,完成基于旋转法的磁梯度张量测量系统的搭建。最后设计和实施相关实验,并对实验结果进行分析。设计磁偶极子实验,通过分析实验数据并与仿真数据进行对比,验证旋转法张量测量系统的正确性;设计地下磁层模拟实验,模拟张量测量系统测井时穿过地下磁层的情况,为野外井中磁测和数据处理打下基础;设计旋转法与差分法磁通门张量系统的对比实验,实验结果说明了旋转法张量测量系统的实用性;设计张量不变量校正实验对张量系统进行误差校正,改善系统精度,校正后张量模值的改善比达到3.74;进行旋转法磁梯度张量系统分辨率测试实验,旋转法张量系统的分辨率能够达到8.76n T/m;最后进行井中探测实验,证明仪器具有实用性。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P631.2
【部分图文】：

相比较于传统的磁梯度张量测量系统，旋转法能在不增加硬件成本的情况下，通过增加旋转坐标系的个数来获取高阶张量[16]，得到更丰富的磁场信息，对井中磁测的发展有重要意义。1.2 国内外研究现状已有的井中磁测分为井中磁总场和磁三分量测量，为获取更加丰富的井中磁场信息，逐渐从磁总场过渡到磁三分量、磁梯度张量测量。首先介绍磁总场测量的研究情况，2007 年俄罗斯 Ural Federal University 的 Quantum MagnetometryLaboratory 研制了 LOM-2 型高灵敏度井下总场磁力仪[17]（Overhauser），图 1.1所示为传感器探头和梯度容限测试实验，传感器探头直径仅为 35mm，井下仪器直径为 42mm，量程为 30000~70000nT，梯度容限为 30000nT/m，分辨率为 0.01nT，最高工作温度为 90℃。

第 1 章 绪论个测斜仪，精度为 0.3°；(b)为三个相互垂直的高精度光纤陀螺仪，每小于 1.5°；(c)为三轴磁力仪，x、y 轴量程为±50000nT，分辨率为 6.1nT，为±70000nT，分辨率为 8.5nT，三轴磁场与三轴陀螺仪方向对准。三轴量磁场三分量，利用三轴高精度光纤陀螺仪和两个测斜仪数据的融合对量进行高精度定向，获得高质量的井中三维磁场数据。

图 1.2 德国 Braunchweig 大学 GBM 结构图本 JOGMEC(Japan Oil, Gas and Metals National Corporation) EM 系统[19]，目的是提高采收率和监测储层中油气和流体的分布线圈和 HTS-SQUID 接收探头两部分组成，图 1.3 所示为 SQUID 信SQUID 传感器部署在深井中，发射线圈产生 27500A·m2的磁矩，磁信号，最终得到磁场数据。在实验室环境下该系统能够进行 300探测。
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨军;;妙证中考题方法——旋转法[J];雅安职业技术学院学报;2012年03期

2 谢俊峰;;旋得恰当 转得巧妙——巧用旋转法解题[J];初中数学教与学;2015年23期

3 邓友红;;旋转法解平面几何证明题[J];中学教学参考;2017年02期

4 孙芙林;;胎头旋转法治疗枕后位难产的效果评价[J];人人健康;2016年20期

5 赵一曼;;旋转法在初中平面几何题中的解题运用[J];数理化解题研究(初中版);2014年12期

6 黄钰华;;胎头旋转法治疗枕后位难产26例分析[J];中国医药指南;2014年18期

7 陈建军;;大型塔类设备空中旋转法吊装[J];石油工程建设;1990年06期

8 李德桥;;旋转法在几何解题中的妙用[J];考试周刊;2012年71期

9 郑为民;用旋转法解几何题[J];初中生之友;2005年Z6期

10 韩秀鸾;;旋转法应用五例(初二、初三)[J];数理天地(初中版);2006年02期

相关硕士学位论文 前10条

1 夏争辉;基于旋转法的井中磁梯度张量测量系统研制[D];吉林大学;2019年

2 贺玮;基于旋转法的井中张量测量系统误差分析与校正[D];吉林大学;2019年

3 朱长林;利用事件平面旋转法获取系统形状各向异性的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

4 马力;基于旋转法粘度测量系统的研究[D];大连海事大学;2016年

5 任建;基于小波变换的旋转法检测织物摩擦性能的研究[D];东华大学;2008年

6 冯耘霞;基于子空间旋转法及神经网络的结构损伤识别研究与应用[D];大连理工大学;2001年

7 梅海洋;复合材料旋转法三维编织成型及其实验平台研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

8 孙丹;基于旋转法的多功能液体粘度自动检测装置的研究[D];广西大学;2012年

9 李彦熹;基于单片机和CPLD的旋转粘度测量系统[D];西安理工大学;2009年

10 温超;旋转法经鼻气管插管的临床研究[D];北京协和医学院;2014年

本文编号：2854483