CN110596619B - 一种全张量磁梯度测量组件及其优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全张量磁梯度测量组件及其优化方法，所述测量组件包括：容器杜瓦，包括杜瓦瓶体及设于杜瓦瓶体内部的安装插塞，所述安装插塞固定于所述杜瓦瓶体顶部并向下延伸；平面梯度计组件，安装于安装插塞的下方，包括平面梯度计安装件及安装于所述平面梯度计安装件上的平面梯度计；磁强计组件，安装于所述安装插塞的下方，包括磁强计安装件及安装于所述磁强计安装件上的三轴磁强计；其中将各所述平面梯度计等效成立方体，并以各立方体的长、宽、高作为三维空间的三个正交轴，从而形成多个参考坐标系；此时各所述平面梯度计在其各自参考坐标系的三个正交轴方向上的不平衡度与磁场分量变化值的绝对值基于数值大小反序对应。

Description

一种全张量磁梯度测量组件及其优化方法

技术领域

本发明属于超导应用领域，特别是涉及一种全张量磁梯度测量组件及其优化方法。

背景技术

全张量磁梯度描述的是磁场矢量在三维空间的变化率信息，即磁场矢量的三个分量在空间中三个方向上的梯度。全张量磁梯度的测量结果具有受磁化方向影响小，能够反映目标体的矢量磁矩信息，且能更好地反演场源参数(方位、磁矩等)等优点，故可以对场源进行定位和追踪，提高磁源体的分辨率。全张量磁梯度的测量及解释应用被视为磁法勘探工作的一次重大突破，其在资源勘探、军事、考古、环境等领域都有着重要的应用价值。

由超导量子干涉仪(SQUID：Superconducting QUantum Interference Device)组成的超导磁传感器是目前已知灵敏度最高的磁传感器，能够测量非常微弱的磁信号，而由SQUID作为核心器件组成的超导磁测量***，尤其是国内近年才发展的航空超导全张量磁梯度测量***，相对于传统的总场和分量场航磁测量，具有明显的优势和跨时代的意义，是目前航空磁物探技术的重要发展方向和国际研究前沿。

超导全张量磁梯度测量组件一般由多片磁强计或者超导平面梯度计构建，在由超导平面梯度计构建超导全张量磁梯度测量组件时，通常需要利用三轴磁强计对超导平面梯度计的不平衡度和外部磁干扰进行补偿，而超导平面梯度计的不平衡度则直接影响磁补偿效果，因此，如何优化磁补偿效果是领域技术人员迫切需要解决的技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种全张量磁梯度测量组件及其优化方法，用以提高磁补偿效果。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种全张量磁梯度测量组件，所述全张量磁梯度测量组件包括：

容器杜瓦，包括杜瓦瓶体及设于所述杜瓦瓶体内部的安装插塞，其中所述安装插塞固定于所述杜瓦瓶体顶部并向下延伸；

平面梯度计组件，安装于所述安装插塞的下方，包括平面梯度计安装件及安装于所述平面梯度计安装件上的平面梯度计；

磁强计组件，安装于所述安装插塞的下方，包括磁强计安装件及安装于所述磁强计安装件上的三轴磁强计；

其中，将各所述平面梯度计等效成立方体，并以各所述立方体的长、宽、高作为三维空间的三个正交轴，从而形成多个参考坐标系；此时各所述平面梯度计在其各自参考坐标系的三个正交轴方向上的不平衡度的绝对值与磁场分量变化值的绝对值基于数值大小反序对应，其中不平衡度为施加变幅值均匀磁场后所述平面梯度计在对应参考坐标系的三个正交轴方向上的输出变化值与所施加变幅值均匀磁场的变化值的比值，磁场分量变化值的绝对值为待测环境的磁场在对应参考坐标系的三个正交轴方向上分量变化值的绝对值。

可选地，所述平面梯度计安装件的形状包括六棱台，所述平面梯度计的数量包括6个，其中6个所述平面梯度计分别安装于所述六棱台的6个倾斜面上；所述磁强计安装件的形状包括立方体，所述三轴磁强计包括3个SQUID磁强计，其中3个所述SQUID磁强计分别安装于所述立方体的三个相互垂直的表面上。

可选地，所述平面梯度计中的反馈线圈安装于所述六棱台的底部。

可选地，所述六棱台以倒装方式安装。

可选地，所述平面梯度计安装件通过第一连接件刚性连接于所述安装插塞的下方，所述磁强计安装件通过第二连接件刚性连接于所述平面梯度计安装件的下方。

本发明还提供了一种全张量磁梯度测量组件的优化方法，所述优化方法包括：

提供容器杜瓦、平面梯度计安装件、磁强计安装件及三轴磁强计，其中所述容器杜瓦包括杜瓦瓶体及设于所述杜瓦瓶体内部的安装插塞，所述安装插塞固定于所述杜瓦瓶体顶部并向下延伸，所述平面梯度计安装件及所述磁强计安装件安装于所述安装插塞的下方，所述三轴磁强计安装于所述磁强计安装件上；

提供若干平面梯度计，并对各所述平面梯度计进行不平衡度标定；

获取待测环境的磁场，于所述平面梯度计安装件的各安装面上预安装一平面梯度计，将各预安装的平面梯度计等效成立方体，以各立方体的长、宽、高作为三维空间的三个正交轴从而形成多个参考坐标系，根据各所述参考坐标系分别对所述磁场进行分解，以获取所述磁场在各参考坐标系中的三个磁场分量变化值的绝对值，其中各参考坐标系中的三个磁场分量变化值的绝对值各不相等；

根据各参考坐标系中三个磁场分量变化值的绝对值的大小，从完成不平衡度标定的所述平面梯度计中选取若干平面梯度计替换预安装的平面梯度计，安装于所述平面梯度计安装件的各安装面上，以使安装的各所述平面梯度计在其各自参考坐标系的三个正交轴方向上的不平衡度的绝对值与磁场分量变化值的绝对值基于数值大小反序对应，其中不平衡度为施加变幅值均匀磁场后所述平面梯度计在对应参考坐标系的三个正交轴方向上的输出变化值与所施加变幅值均匀磁场的变化值的比值。

可选地，对所述平面梯度计进行不平衡度标定的方法包括：

将所述平面梯度计等效成立方体，并以所述立方体的长、宽、高作为三维空间的三个正交轴；

在三个正交轴方向分别对所述平面梯度计施加变幅值的均匀磁场，以分别得到所述平面梯度计在三个正交轴方向上的输出变化值；

根据所述平面梯度计在三个正交轴方向上的输出变化值与所施加的变幅值均匀磁场的变化值的比值，定义所述平面梯度计在三个正交轴方向上的不平衡度；

对三个正交轴方向上的不平衡度进行绝对值大小排序，从而完成所述平面梯度计的不平衡度标定。

可选地，通过亥姆赫兹线圈在三个正交轴方向上分别对所述平面梯度计施加变幅值的均匀磁场。

可选地，使各参考坐标系中的三个磁场分量变化值的绝对值各不相等的方法包括：调整所述全张量磁梯度测量组件的空间姿态角或平面梯度计安装件的倾角，以使磁场方向与所述平面梯度计安装件相邻两安装面的交线方向平行。

可选地，所述优化方法还包括：调整所述平面梯度计安装件和所述磁强计安装件的位置，使所述平面梯度计安装件通过第一连接件刚性连接于所述安装插塞的下方，所述磁强计安装件通过第二连接件刚性连接于所述平面梯度计安装件的下方。

如上所述，本发明的一种全张量磁梯度测量组件及其优化方法，本发明通过在实测环境中根据磁场对全张量磁梯度测量组件中各平面梯度计进行布局优化，使各所述平面梯度计在其各自参考坐标系的三个正交轴方向上的不平衡度的绝对值与磁场分量变化值的绝对值基于数值大小反序对应，以在同样条件下使平面梯度计受其不平衡度的影响最小化，从而提高全张量磁梯度测量组件的共模抑制能力，进而提高其磁补偿效果，有效提高了全张量磁梯度测量组件的测量精度。本发明还通过对平面梯度计和三轴磁强计进行位置优化，使所述平面梯度计到近源干扰的距离大于所述三轴磁强计到近源干扰的距离，从而使所述平面梯度计和所述三轴磁强计能够同时测量到同一近源干扰信号，避免所述三轴磁强计因无法测量到近源干扰信号而破坏磁补偿模型，进而进一步提高磁补偿效果。本发明更通过反馈线圈的位置设计及平面梯度计安装件的倒装设计降低了各平面梯度计之间的相互串扰。

附图说明

图1显示为本发明所述全张量磁梯度测量组件的一种结构示意图。

图2显示为本发明所述全张量磁梯度测量组件的另一种结构示意图。

图3显示为本发明所述平面梯度计根据其长、宽、高方向定义三个正交轴的示意图。

图4显示为平面梯度计组件与地球磁场的示意图。

元件标号说明

100 容器杜瓦

101 杜瓦瓶体

102 安装插塞

200 平面梯度计组件

201 平面梯度计安装件

202 平面梯度计

300 第一连接件

400 磁强计组件

401 磁强计安装件

402 三轴磁强计

500 第二连接件

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种全张量磁梯度测量组件，所述全张量磁梯度测量组件包括：

容器杜瓦100，包括杜瓦瓶体101及设于所述杜瓦瓶体101内部的安装插塞102，其中所述安装插塞102固定于所述杜瓦瓶体101顶部并向下延伸；

平面梯度计组件200，安装于所述安装插塞102的下方，包括平面梯度计安装件201及安装于所述平面梯度计安装件201上的平面梯度计202；

磁强计组件400，安装于所述安装插塞102的下方，包括磁强计安装件401及安装于所述磁强计安装件401上的三轴磁强计402；

其中，将各所述平面梯度计202等效成立方体，并以各所述立方体的长、宽、高作为三维空间的三个正交轴，从而形成多个参考坐标系；此时各所述平面梯度计202在其各自参考坐标系的三个正交轴方向上的不平衡度的绝对值与磁场分量变化值的绝对值基于数值大小反序对应，其中不平衡度为施加变幅值均匀磁场后所述平面梯度计在对应参考坐标系的三个正交轴方向上的输出变化值与所施加变幅值均匀磁场的变化值的比值，磁场分量变化值的绝对值为待测环境的磁场在对应参考坐标系的三个正交轴方向上分量变化值的绝对值。

本示例通过在实测环境中，使所述平面梯度计在三个正交轴方向上的不平衡度的绝对值与实测环境的磁场分量变化值的绝对值反序对应排布，从而使同样条件下各平面梯度计受其不平衡度的影响最小化，从而提高所述全张量磁梯度测量组件的共模抑制能力，进而提高磁补偿能力。需要注意的是，本示例各所述平面梯度计202在其各自参考坐标系的三个正交轴方向上的不平衡度的绝对值与磁场分量变化值的绝对值反序对应是指：平面梯度计不平衡度绝对值最小(平衡度最好)的方向与磁场分量变化值的绝对值最大的方向一致，平面梯度计不平衡度绝对值最大(平衡度最差)的方向与磁场分量变化值的绝对值最小的方向一致。其中，由于立方体的长、宽、高定义不同，故以此定义的三维空间中的X、Y、Z轴也会不同，但这并不会对本示例产生影响；本示例中，如图3所示，将所述平面梯度计等效成立方体，并根据立方体的摆放位置，设前面水平方向的棱为立方体的长，侧面指向观察者的棱为立方体的宽，上下方向的棱为立方体的高；此时以其长度方向作为三维空间的X轴，其高度方向作为三维空间的Y轴，其宽度方向作为三维空间的Z轴，从而形成多个参考坐标系。

作为示例，所述平面梯度计安装件201通过第一连接件300刚性连接于所述安装插塞102的下方，所述磁强计安装件402通过第二连接件500刚性连接于所述平面梯度计安装件201的下方；其中所述安装插塞102、所述第一连接件300、所述平面梯度计安装件201、所述第二连接件500及所述磁强计安装件402可采用一体成型加工方式形成，也可采用粘接或螺栓连接的分立方式形成。

本示例通过对平面梯度计和三轴磁强计的位置设计，使所述平面梯度计到近源干扰的距离大于所述三轴磁强计到近源干扰的距离，从而使所述平面梯度计202和所述三轴磁强计402能够同时测量到同一近源干扰信号，避免所述三轴磁强计402因无法测量到近源干扰信号而破坏磁补偿模型，进而进一步提高磁补偿效果。可选地，所述平面梯度计202到近源干扰的距离大于所述三轴磁强计402到近源干扰距离的2倍。需要注意的是，本示例所述近源干扰通常是指杜瓦瓶体底部的金属，但在存在多个近源干扰时，本示例所述近源干扰则是指对测量影响最大的其中一个。

作为示例，所述杜瓦瓶体101内装有为所述平面梯度计202和所述三轴磁强计402提供低温工作环境的液体，该液体的具体类型及其提供的具体温度是根据实际需要进行的选择，本实施例并不对其进行具体限定。而所述安装插塞102的延伸深度则是根据实际应用中所述平面梯度计202和所述三轴磁强计402的安装位置来设定，本实施例并不对其具体延伸深度进行限定。

作为示例，如图1所示，所述平面梯度计安装件201的形状包括六棱台，所述平面梯度计202的数量包括6个，其中6个所述平面梯度计202分别安装于所述六棱台的6个倾斜面上。可选地，所述六棱台包括正六棱台，所述平面梯度计202包括超导平面梯度计。所述磁强计安装件401的形状包括立方体，所述三轴磁强计402包括3个SQUID磁强计，其中3个所述SQUID磁强计分别安装于所述立方体的三个相互垂直的表面上。可选地，所述立方体包括正立方体。

具体的，所述平面梯度计中的反馈线圈安装于所述六棱台的底部，以避免各所述平面梯度计之间的相互串扰。需要注意的是，对于平面梯度计，反馈线圈位于SQUID的两端，本示例通过旋转，使反馈线圈位于六棱台的底部。进一步地，如图2所示，所述六棱台以倒装方式安装，以进一步降低各所述平面梯度计202之间的相互串扰；需要注意的是，此处所述倒装方式是指将所述六棱台上下翻转180度，使所述六棱台的顶部在下、底部在上。

实施例二

如图1至图4所示，本实施例提供了一种全张量磁梯度测量组件的优化方法，所述优化方法包括：

提供容器杜瓦、平面梯度计安装件、磁强计安装件及三轴磁强计，其中所述容器杜瓦包括杜瓦瓶体及设于所述杜瓦瓶体内部的安装插塞，所述安装插塞固定于所述杜瓦瓶体顶部并向下延伸，所述平面梯度计安装件及所述磁强计安装件安装于所述安装插塞的下方，所述三轴磁强计安装于所述磁强计安装件上；

提供若干平面梯度计，并对各所述平面梯度计进行不平衡度标定；

获取待测环境的磁场，于所述平面梯度计安装件的各安装面上预安装一平面梯度计，将各预安装的平面梯度计等效成立方体，以各立方体的长、宽、高作为三维空间的三个正交轴从而形成多个参考坐标系，根据各所述参考坐标系分别对所述磁场进行分解，以获取所述磁场在各参考坐标系中的三个磁场分量变化值的绝对值，其中各参考坐标系中的三个磁场分量变化值的绝对值各不相等；

根据各参考坐标系中三个磁场分量变化值的绝对值的大小，从完成不平衡度标定的所述平面梯度计中选取若干平面梯度计替换预安装的平面梯度计，安装于所述平面梯度计安装件的各安装面上，以使安装的各所述平面梯度计在其各自参考坐标系的三个正交轴方向上的不平衡度的绝对值与磁场分量变化值的绝对值基于数值大小反序对应，其中不平衡度为施加变幅值均匀磁场后所述平面梯度计在对应参考坐标系的三个正交轴方向上的输出变化值与所施加变幅值均匀磁场的变化值的比值。

本示例通过在实测环境中，使所述平面梯度计在三个正交轴方向上的不平衡度的绝对值与实测环境的磁场分量变化值的绝对值反序对应排布，从而使同样条件下各平面梯度计受其不平衡度的影响最小化，从而提高所述全张量磁梯度测量组件的共模抑制能力，进而提高磁补偿能力。需要注意的是，本示例中通过预安装的平面梯度计定义参考坐标系对磁场进行分解时，预安装的平面梯度计是无需进行不平衡度标定的平面梯度计，但其也可以从进行不平衡度标定的平面梯度计中选取，此时预安装的平面梯度计是需要参与后续平面梯度计选择的。而本示例各所述平面梯度计在其各自参考坐标系的三个正交轴方向上的不平衡度的绝对值与磁场分量变化值的绝对值反序对应是指：平面梯度计不平衡度绝对值最小(平衡度最好)的方向与磁场分量变化值的绝对值最大的方向一致，平面梯度计不平衡度绝对值最大(平衡度最差)的方向与磁场分量变化值的绝对值最小的方向一致。由于立方体的长、宽、高定义不同，故以此定义的三维空间中的X、Y、Z轴也会不同，但这并不会对本示例产生影响；本示例中，如图3所示，将所述平面梯度计等效成立方体，并根据立方体的摆放位置，设前面水平方向的棱为立方体的长，侧面指向观察者的棱为立方体的宽，上下方向的棱为立方体的高；此时以其长度方向作为三维空间的X轴，其高度方向作为三维空间的Y轴，其宽度方向作为三维空间的Z轴，从而形成多个参考坐标系。

作为示例，对所述平面梯度计进行不平衡度标定的方法包括：

将所述平面梯度计等效成立方体，并以所述立方体的长、宽、高作为三维空间的三个正交轴；

在三个正交轴方向分别对所述平面梯度计施加变幅值的均匀磁场，以分别得到所述平面梯度计在三个正交轴方向上的输出变化值；

根据所述平面梯度计在三个正交轴方向上的输出变化值与所施加的变幅值均匀磁场的变化值的比值，定义所述平面梯度计在三个正交轴方向上的不平衡度；

对三个正交轴方向上的不平衡度进行绝对值大小排序，从而完成所述平面梯度计的不平衡度标定。

具体的，通过亥姆赫兹线圈在三个正交轴方向上分别对所述平面梯度计施加变幅值的均匀磁场。

作为示例，使各参考坐标系中的三个磁场分量变化值的绝对值各不相等的方法包括：调整所述全张量磁梯度测量组件的空间姿态角或平面梯度计安装件的倾角，以使磁场方向与所述平面梯度计安装件相邻两安装面的交线方向平行，从而使各参考坐标系中的三个磁场分量变化值的绝对值各不相等。

作为示例，通过相对量磁传感器对所述磁场进行测量以获取所述磁场分量变化值；其中所述磁场包括地球磁场。

作为示例，如图1和图2所示，所述平面梯度计安装件201通过第一连接件300刚性连接于所述安装插塞102的下方，所述磁强计安装件401通过第二连接件500刚性连接于所述平面梯度计安装件201的下方；其中所述安装插塞102、所述第一连接件300、所述平面梯度计安装件201、所述第二连接件500及所述磁强计安装件401可采用一体成型加工方式形成，也可采用粘接或螺栓连接的分立方式形成。本示例通过对所述平面梯度计安装件201及所述磁强计安装件401的位置设计，实现了对安装于其上的平面梯度计和三轴磁强计的位置设计，最终使平面梯度计到近源干扰的距离大于三轴磁强计到近源干扰的距离，从而使平面梯度计和三轴磁强计能够同时测量到同一近源干扰信号，避免三轴磁强计因无法测量到近源干扰信号而破坏磁补偿模型，进而进一步提高磁补偿效果。可选地，平面梯度计到近源干扰的距离大于三轴磁强计到近源干扰距离的2倍。需要注意的是，本示例所述近源干扰通常是指杜瓦瓶体底部的金属，但在存在多个近源干扰时，本示例所述近源干扰则是指对测量影响最大的其中一个。

作为示例，如图1所示，所述平面梯度计安装件201的形状包括六棱台，安装于其上的所述平面梯度计202的数量包括6个，其中6个所述平面梯度计202分别安装于所述六棱台的6个倾斜面上。可选地，所述六棱台包括正六棱台，所述平面梯度计202包括超导平面梯度计。所述磁强计安装件401的形状包括立方体，安装于其上的所述三轴磁强计402包括3个SQUID磁强计，其中3个所述SQUID磁强计分别安装于所述立方体的三个相互垂直的表面上。可选地，所述立方体包括正立方体。

具体的，所述平面梯度计中的反馈线圈安装于所述六棱台的底部，以避免各所述平面梯度计之间的相互串扰。需要注意的是，对于平面梯度计，反馈线圈位于SQUID的两端，本示例通过旋转，使反馈线圈位于六棱台的底部。进一步地，如图2所示，所述六棱台以倒装方式安装，以进一步降低各所述平面梯度计202之间的相互串扰；需要注意的是，此处所述倒装方式是指将所述六棱台上下翻转180度，使所述六棱台的顶部在下、底部在上。

下面以具体示例对本实施例所述全张量磁梯度测量组件中各平面梯度计的选取进行详细说明。

如图4所示，在航磁测量时，首先，通过***安装和航线规划调整所述全张量磁梯度测量组件的航向角，以使待测环境中的磁场方向(即地球磁场方向)与所述六棱台相邻两倾斜面的交线方向平行，如地球磁场方向与六棱台上平面梯度计安装位置G1和G2所在倾斜面的交线方向平行；然后，在正常航磁测量过程中只存在较小的航向角度变化时，将地球磁场依次按照六棱台中各倾斜面上预安装的平面梯度计的长、宽、高三个正交方向进行分解，对于G1和G2位置，其X轴方向上的磁场分量变化值的绝对值大于Y轴方向上的磁场分量变化值的绝对值，而Y轴方向上的磁场分量变化值的绝对值大于Z轴方向上的磁场分量变化值的绝对值，即|ΔBx|>|ΔBy|>|ΔBz|；此时应从完成三个正交方向不平衡度标定的若干平面梯度计中选择：X轴方向平衡度优于Y轴方向平衡度，且Y轴方向平衡度优于Z轴方向平衡度的平面梯度计安装于G1和G2位置。对于G3和G6位置，其Z轴方向上的磁场分量变化值的绝对值大于X轴方向上的磁场分量变化值的绝对值，而X轴方向上的磁场分量变化值的绝对值大于Y轴方向上的磁场分量变化值的绝对值，即|ΔBz|>|ΔBx|>|ΔBy|，此时应从完成三个正交方向不平衡度标定的若干平面梯度计中选择：Z轴方向平衡度优于X轴方向平衡度，且X轴方向平衡度优于Y轴方向平衡度的平面梯度计安装于G3和G6位置。对于G4和G5位置，其X轴方向上的磁场分量变化值的绝对值大于Z轴方向上的磁场分量变化值的绝对值，而Z轴方向上的磁场分量变化值的绝对值大于Y轴方向上的磁场分量变化值的绝对值，即|ΔBx|>|ΔBz|>|ΔBy|，此时从完成三个正交方向不平衡度标定的若干平面梯度计中选择：X轴方向平衡度优于Z轴方向平衡度，且Z轴方向平衡度优于Y轴方向平衡度的平面梯度计安装于G4和G5位置。需要注意的是，在选取平面梯度计时，若完成不平衡度标定的若干平面梯度计中有多个符合选取标准的，可从中选取性能最优的平面梯度计用于安装。

综上所述，本发明的一种全张量磁梯度测量组件及其优化方法，本发明通过在实测环境中根据磁场对全张量磁梯度测量组件中各平面梯度计进行布局优化，使各所述平面梯度计在其各自参考坐标系的三个正交轴方向上的不平衡度的绝对值与磁场分量变化值的绝对值基于数值大小反序对应，以在同样条件下使平面梯度计受其不平衡度的影响最小化，从而提高全张量磁梯度测量组件的共模抑制能力，进而提高其磁补偿效果，有效提高了全张量磁梯度测量组件的测量精度。本发明还通过对平面梯度计和三轴磁强计进行位置优化，使所述平面梯度计到近源干扰的距离大于所述三轴磁强计到近源干扰的距离，从而使所述平面梯度计和所述三轴磁强计能够同时测量到同一近源干扰信号，避免所述三轴磁强计因无法测量到近源干扰信号而破坏磁补偿模型，进而进一步提高磁补偿效果。本发明更通过反馈线圈的位置设计及平面梯度计安装件的倒装设计降低了各平面梯度计之间的相互串扰。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种全张量磁梯度测量组件，其特征在于，所述全张量磁梯度测量组件包括：

容器杜瓦，包括杜瓦瓶体及设于所述杜瓦瓶体内部的安装插塞，其中所述安装插塞固定于所述杜瓦瓶体顶部并向下延伸；

平面梯度计组件，安装于所述安装插塞的下方，包括平面梯度计安装件及安装于所述平面梯度计安装件上的平面梯度计；

磁强计组件，安装于所述安装插塞的下方，包括磁强计安装件及安装于所述磁强计安装件上的三轴磁强计；

其中，将各所述平面梯度计等效成立方体，并以各所述立方体的长、宽、高作为三维空间的三个正交轴，从而形成多个参考坐标系；此时各所述平面梯度计在其各自参考坐标系的三个正交轴方向上的不平衡度的绝对值与磁场分量变化值的绝对值基于数值大小反序对应，其中不平衡度为施加变幅值均匀磁场后所述平面梯度计在对应参考坐标系的三个正交轴方向上的输出变化值与所施加变幅值均匀磁场的变化值的比值，磁场分量变化值的绝对值为待测环境的磁场在对应参考坐标系的三个正交轴方向上分量变化值的绝对值。

2.根据权利要求1所述的全张量磁梯度测量组件，其特征在于，所述平面梯度计安装件的形状包括六棱台，所述平面梯度计的数量包括6个，其中6个所述平面梯度计分别安装于所述六棱台的6个倾斜面上；所述磁强计安装件的形状包括立方体，所述三轴磁强计包括3个SQUID磁强计，其中3个所述SQUID磁强计分别安装于所述立方体的三个相互垂直的表面上。

3.根据权利要求2所述的全张量磁梯度测量组件，其特征在于，所述平面梯度计中的反馈线圈安装于所述六棱台的底部。

4.根据权利要求3所述的全张量磁梯度测量组件，其特征在于，所述六棱台以倒装方式安装。

5.根据权利要求1至4任一项所述的全张量磁梯度测量组件，其特征在于，所述平面梯度计安装件通过第一连接件刚性连接于所述安装插塞的下方，所述磁强计安装件通过第二连接件刚性连接于所述平面梯度计安装件的下方。

6.一种全张量磁梯度测量组件的优化方法，其特征在于，所述优化方法包括：

提供容器杜瓦、平面梯度计安装件、磁强计安装件及三轴磁强计，其中所述容器杜瓦包括杜瓦瓶体及设于所述杜瓦瓶体内部的安装插塞，所述安装插塞固定于所述杜瓦瓶体顶部并向下延伸，所述平面梯度计安装件及所述磁强计安装件安装于所述安装插塞的下方，所述三轴磁强计安装于所述磁强计安装件上；

提供若干平面梯度计，并对各所述平面梯度计进行不平衡度标定；

获取待测环境的磁场，于所述平面梯度计安装件的各安装面上预安装一平面梯度计，将各预安装的平面梯度计等效成立方体，以各立方体的长、宽、高作为三维空间的三个正交轴从而形成多个参考坐标系，根据各所述参考坐标系分别对所述磁场进行分解，以获取所述磁场在各参考坐标系中的三个磁场分量变化值的绝对值，其中各参考坐标系中的三个磁场分量变化值的绝对值各不相等；

根据各参考坐标系中三个磁场分量变化值的绝对值的大小，从完成不平衡度标定的所述平面梯度计中选取若干平面梯度计替换预安装的平面梯度计，安装于所述平面梯度计安装件的各安装面上，以使安装的各所述平面梯度计在其各自参考坐标系的三个正交轴方向上的不平衡度的绝对值与磁场分量变化值的绝对值基于数值大小反序对应，其中不平衡度为施加变幅值均匀磁场后所述平面梯度计在对应参考坐标系的三个正交轴方向上的输出变化值与所施加变幅值均匀磁场的变化值的比值。

7.根据权利要求6所述的全张量磁梯度测量组件的优化方法，其特征在于，对所述平面梯度计进行不平衡度标定的方法包括：

将所述平面梯度计等效成立方体，并以所述立方体的长、宽、高作为三维空间的三个正交轴；

在三个正交轴方向分别对所述平面梯度计施加变幅值的均匀磁场，以分别得到所述平面梯度计在三个正交轴方向上的输出变化值；

根据所述平面梯度计在三个正交轴方向上的输出变化值与所施加的变幅值均匀磁场的变化值的比值，定义所述平面梯度计在三个正交轴方向上的不平衡度；

对三个正交轴方向上的不平衡度进行绝对值大小排序，从而完成所述平面梯度计的不平衡度标定。

8.根据权利要求7所述的全张量磁梯度测量组件的优化方法，其特征在于，通过亥姆赫兹线圈在三个正交轴方向上分别对所述平面梯度计施加变幅值的均匀磁场。

9.根据权利要求6所述的全张量磁梯度测量组件的优化方法，其特征在于，使各参考坐标系中的三个磁场分量变化值的绝对值各不相等的方法包括：调整所述全张量磁梯度测量组件的空间姿态角或平面梯度计安装件的倾角，以使磁场方向与所述平面梯度计安装件相邻两安装面的交线方向平行。

10.根据权利要求6至9任一项所述的全张量磁梯度测量组件的优化方法，其特征在于，所述优化方法还包括：调整所述平面梯度计安装件和所述磁强计安装件的位置，使所述平面梯度计安装件通过第一连接件刚性连接于所述安装插塞的下方，所述磁强计安装件通过第二连接件刚性连接于所述平面梯度计安装件的下方。

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