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基本信息

项目名称:
无人机航空氦光泵磁力仪的设计
小类:
机械与控制
简介:
该作品是针对当今航空氦光泵磁力仪个体庞大的、笨重的前提下而设计的一个小型化无人机航空氦光泵磁力仪(以下简称航磁仪)。本航磁仪是利用He原子的光谱线在外磁场中产生塞曼分裂后通过核磁共振的方法进行磁场测量的。其灵敏度非常高,一般情况下可达到0.01nT的数量级。 该航磁仪具有多参量,高精度,小型化,数字化,全自动,低功耗,高反应速度和高环境适应性等优点,解决磁力仪在无人机上使用的难题。
详细介绍:
本课题研究的是无人机航空氦光泵磁力仪(简称航磁仪),现在市场上应用的航磁仪体积庞大,本课题的亮点就是使航磁仪小型化,可以采用无人机装载,提高了探测空间的灵活性。我们设计的航磁仪具有多参量,高精度,小型化,数字化,全自动,低功耗,高反应速度和高环境适应性等优点,解决磁力仪在无人机上使用的难题。 本航磁仪是利用氦原子的光谱线在外磁场中产生塞曼分裂后通过核磁共振的方法进行磁场检测的。其灵敏度非常高,理论灵敏度高达10-2―10-4nT的响应频率,一般情况下可达到0.01nT的量级。 应用范围:1)矿产勘察 根据很多矿物质具有磁性或其矿体在成因或空间上与某些磁性地质体构造有关的特点,可进行矿产勘察,如:铁矿、铅锌矿、铜矿等。 同时还可以配合矿区勘探,研究矿体的埋深、产状和连续性,研究矿体的形状、大小,估计矿床规模等。 2)地震前兆监测 地震、火山喷发等地质灾害前地磁场会先于灾害一段时间产生微小变化,虽然只有几秒钟,但对生命非常重要。 3)其它方面应用:地质构造研究,探测与磁性相关的地质构造,配合基础地质调查。断层定位,水文观测。对金属埋藏物定位,铁制军火侦测,工程勘察,管线探测,铁路测量,环境监测,考古等。

作品图片

  • 无人机航空氦光泵磁力仪的设计
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作品专业信息

设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标

该作品是针对当今航空氦光泵磁力仪个体庞大的、笨重的前提下而设计的一个小型化无人机航空氦光泵磁力仪(以下简称航磁仪)。本航磁仪是利用He原子的光谱线在外磁场中产生塞曼分裂后通过核磁共振的方法进行磁场测量的。其灵敏度非常高,理论灵敏度高达10-2-10-4nT的响应频率,一般情况下可达到0.01nT的数量级。 该航磁仪具有多参量,高精度,小型化,数字化,全自动,低功耗,高反应速度和高环境适应性等优点,解决磁力仪在无人机上使用的难题。

科学性、先进性

现有地面及海洋型磁力仪体积大且笨重,完全无法实现单人操作;飞机机舱狭小,磁力仪安装于飞机上占据其中大量宝贵空间;航空物探虽能保证大面积地质勘察,但无法进行小面积地区的精确勘察。 无人机航空氦光泵磁力仪的研制成功将对以后便携式氦光泵磁力仪和地面型、海洋型氦光泵磁力仪的研制发展起到关键作用。采用小型化技术的航磁仪不但为用户提供便捷的单人和自动操作,而且可提供小面积地区的高精度磁场测量。此外航磁仪不但可减小占用飞机等载体的有效载重及空间,也可应用于无人机等小型航空载体。

获奖情况及鉴定结果

本作品于2011年4月在北华航天工业学院第三届“挑战杯”课外学术科技作品竞赛中荣获特等奖。 目前与中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所合作对作品进行了初期的测试。

作品所处阶段

中试阶段

技术转让方式

作品可展示的形式

1)实物、产品 2)现场演示 3)图片 4)样品

使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测

我们所设计的是无人机航空氦光泵磁力仪具有多参量,高精度,小型化,数字化,全自动,低功耗,高反应速度,高灵活性和高环境适应性等优点。小型化的航磁仪的研制成功可以用于无人机等空间载重受限场合,大大提高了航空物探的实用性与可行性,从而为我国的铁矿以及其它金属矿产探测工作起到积极作用。此外航磁仪在地震前兆监测,地质构造研究,工程勘察,环境监测,考古等方面也有很大的应用。 由此可见,本作品投入市场后能带来的巨大经济效益。

同类课题研究水平概述

从20世纪至今,磁力仪从简单到复杂,机械原理到现代的电子技术的发展过程。自1965年美国的瓦林公司生产出世界上第一台航磁垂直梯度仪以后,国外的许多仪器公司从80年代中期以来相继推出各种新的航磁梯度测量仪。加拿大和美国较早注意到梯度测量的优点,于60年代就开始了对高精度航磁梯度测量仪器和方法理论的研究,70年代末初步获得成功,80年代开始投入生产应用。近20年来,在勘查油气田,金属矿产,甚至军事设施等方面都要比过去的航磁总量测量法取得了更好的测量效果。 国内技术情况:光泵磁力仪早在20世纪50年代就研制成功并于地球物理勘探,而在国内将光泵磁力仪用于航磁测量是在20世纪80年代开始的。目前,在航磁仪测量应用最多的光泵磁力仪是氦光泵磁力仪和铯光泵磁力仪。由中国国土资源航空物探遥感中心研制的HC-2000氦光泵磁力仪,灵敏度达0.3pt,性能稳定,代表了国内航空磁力仪的先进水平。 国外技术水平情况:主要的光泵磁力仪有Scitrex公司生产的CS-3铯光泵磁力仪、Geometrics公司的G-858铯光泵磁力仪和Polatomic公司的P-2000氦光泵磁力仪,它们的灵敏度分别达到0.6pt、0.01nt和0.3pt,基本代表了国外的光泵磁力仪的发展水平。其中,美国Polatomic公司率先用氦激光器代替原来的氦灯,研制出的P-2000比远磁力仪的精度提高了很多。
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