一种采用滑轨的磁异常目标探测仪的制作方法

本实用新型属于磁异常目标探测技术领域，具体涉及一种采用滑轨的磁异常目标探测仪。

背景技术：

磁异常目标探测技术具有十分广泛的应用。例如，在民用领域，管线仪通过对金属管道的磁异常探测，实现对地下管道的定位；在军用领域，磁异常探测装备已能够实现对地雷、车辆目标的有效探测以及对水雷、潜艇目标的预警定位。

目前能探测磁异常目标的设备主要有：探地雷达、电磁法探测仪及磁异常探测仪等。采用探地雷达对铁磁性目标探测，设备精度高导致成本昂贵，且探测效率低下。探地雷达的探测能力易受地杂波、天线振铃和直接耦合的限制。采用电磁法的电磁探测器通过发射线圈产生一个电磁场激励金属目标，金属目标产生涡流从而产生磁场，被接收线圈接收，达到探测金属目标的目的。电磁法探测器的主要缺点为对地下较深目标的探测需要足够大的激励磁场，从而导致加大发射线圈或使用大的电流，且较浅金属目标能够遮挡更深目标的信号。

通过对铁磁性目标引起的地磁异常进行探测的磁异常目标探测仪，相比于上述探测方法，基本不受水、空气和大部分土壤的影响，因此磁异常探测适用于地下和水下隐蔽性铁磁性目标探测。磁异常探测仪的核心为高分辨率的磁传感器，通常采用两个磁传感器进行磁力梯度测量，梯度测量能够提供更多磁场信息，而且能降低环境背景噪声影响。现有的磁异常目标探测仪一般为手持式(例如德国瓦隆VET2型金属探测器)，通常以多点测量的方式采集数据成图，发现磁异常点，但其属于静态测量，探测效率低。

技术实现要素：

本实用新型提出一种采用滑轨的磁异常目标探测仪，使用两个矢量磁传感器构成磁力梯度仪并置于滑动轨道上，实现地磁异常信号的动态测量，相比手持式点采集方式的磁异常探测，本实用新型提高了信噪比和信号采集效率，结合位置测量模块，可对对磁异常目标进行快速探测和精确定位，具有工作效率高、灵敏度高、抗干扰能力强等优点。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种采用滑轨的磁异常目标探测仪，包括磁异常梯度测量模块和位置测量模块，磁异常梯度测量模块包括两个或者多个三轴磁传感器；磁异常梯度测量模块用于感知磁异常信号，磁异常信号以差分方式输出，位置测量模块用于感知磁异常梯度测量模块的位置信号；根据磁异常信号和位置信号获得磁异常目标的位置；磁异常梯度测量模块和位置测量模块均安装在滑块上，当滑块沿着滑轨做线运动时，采集器同时完成沿着滑轨路径的磁异常信号的采集以及磁异常梯度测量模块位置信息的采集。

较佳地，磁异常梯度测量模块包括支架、底座；三轴矢量磁传感器安装在支架上，支架竖直设置在滑块上，滑块置于滑轨上。

较佳地，支架上设置有磁传感器安装孔位，调整三轴矢量磁传感器的位置时，将三轴矢量磁传感器安装到不同位置的安装孔位上。

较佳地，三轴矢量磁传感器密封封装在方形支架中，方形支架具有防水功能。

较佳地，位置测量模块为光电传感器，通过顺序识别滑轨上涂布的黑白条纹，输出高低电平，由采集器采集信号后送处理器解算出位置信息。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本实用新型使用两个三轴矢量磁传感器构成梯度仪并置于滑轨上，实现磁异常目标探测的动态测量，具有高精度、高效率、高信噪比等优点；

(2)本实用新型将光电传感器和磁梯度仪相结合，从而将位置信号和磁异常信号相结合，可以实现对磁异常目标的快速定位；

(3)本实用新型采用两个nT级三轴矢量磁传感器为核心元件，构成梯度仪，相比总场测量方法，三轴磁传感器可获得更多的信息量，梯度测量抗干扰能力更强。

(4)本实用新型采用滑轨实现磁异常数据动态采集的方法比传统采用多点网格采集成图的静态/准静态探测方法具有更高的信噪比，可实现埋入地下铁磁性目标的高灵敏度、快速高效探测和定位，极大提高了工作效率。

附图说明

图1是本实用新型采用滑轨的磁异常探测仪原理框图；

图2是本实用新型实施例1的结构示意图；

图3是实施例1中一种可选的磁异常梯度测量模块结构示意图；

图4是实施例1中一种可选的滑块结构示意图；

图5是本实用新型实施例2的结构示意图；

图6是实施例2中一种可选的磁异常梯度测量模块结构示意图；

图7是实施例2中一种可选的滑轨结构示意图

图8是本实用新型实施例3的结构示意图；

图9是实施例3中一种可选的滚轮滑块和滑轨配合的示意图；

图10是实施例3中的一种可选的滚轮滑块结构示意图。

图中标记：1为三轴矢量磁传感器，2为位置测量模块，3为滑块，4为支架，5为底座，6为滑轨，7为采集器，8为光电条码，9为滑轨支架，10为便携笔记本，31为光电传感器安装孔位，32为磁力梯度探头安装孔位，33为采集器固定孔位，34为拉杆安装孔位，35为滚轮安装孔位，36为滑槽，37为探头连接件，38为滑块滚轮，41为三轴矢量磁传感器可供选择的安装孔位，61为轨道底座。

具体实施方式

容易理解，依据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本实用新型采用滑轨的磁异常目标探测仪的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限制或限定。

如图1所示，采用滑轨的磁异常目标探测仪包括磁异常梯度测量模块和位置测量模块，磁异常梯度测量模块包括两个或者多个三轴磁传感器。磁异常梯度测量模块用于感知磁异常信号，位置测量模块用于感知位置信号。磁异常梯度测量模块和位置测量模块将感知的磁异常信号和位置信号发送给采集器进行同步数据采集。采集器将采集到的数据经通过网线、WIFI或者其他无线方式打包送给处理器，处理器对数据进行误差补偿、滤波和位置判别，并将处理后获得的磁异常目标的位置图像发送给显示器显示。

两个三轴磁传感器输出信号以差分方式输出，完成地面磁异常梯度测量。具有高正交度三轴矢量磁传感器在安装过程中，需要保证磁传感器三个坐标轴的安装一致性。

磁异常梯度测量模块置于滑块上，当滑块沿着滑轨做线运动时，采集器同时完成沿着滑轨路径磁异常信号的快速采集，并送处理器进行磁异常信号的滤波处理。位置测量模块安装在滑块上，滑块滑动过程中，代表磁异常梯度测量模块位置信息的传感信号被送到采集器同步采集。处理器完成磁异常信号和位置信息采集后，实现磁异常信号与位置的匹配处理，实现目标检测和定位，处理结果送显示器显示。相比传统单点采集成图的方式，传感器置于滑轨上运动并同时采集过程，实现了磁异常信号的快速、动态采集，提高了信噪比。

优选的，磁异常梯度测量模块由2个或多个三轴磁传感器构成，针对目标磁性强弱和传感器特点可适当调整两个磁传感器之间距离。为减小两三轴矢量磁传感器的正交度产生的磁场测量误差，三轴磁传感器的正角度需要进行测量和软件校准。两个三轴磁传感器安装到安装支架应尽量减小安装误差。

优选的三轴磁传感器可以是高正交度的三轴磁通门传感器，磁传感器之间距离为30cm-50cm。

优选的，位置测量模块采用光电传感器。在滑轨上事先涂布黑白相间、均匀分布的条纹，光电传感器沿着滑轨滑动的过程中，顺序感应到黑白条纹，输出高低电平，采集器采集到高低电平后，完成位置解算。

优选的，采集器嵌入式数据采集系统，采用24位或32位模数转换芯片，ARM或FPGA芯片作为采集器工作的控制核心。采集器采集的数据通过网络或WIFI对外传送到处理器。

优选的，处理器采用高性能DSP或PC计算机模块。处理器实现三轴磁传感信号误差补偿、滤波、目标位置判别等处理，完成磁异常梯度测量模块位置解算。

实施例1

如图2所示，实施例1所示磁异常目标探测仪包括由两个三轴矢量磁传感器1、支架4以及底座5组成的磁异常梯度测量模，滑轨6，位置测量模块2；采集器7；便携笔记本10。

如图3所示，两个三轴矢量磁传感器1安装在支架4上。优选的，支架4选用刚度大、质量轻、表面光滑、耐磨的碳纤维材料制作。两个三轴矢量磁传感器1之间的距离为30-50cm。可根据磁异常信号的强弱调整两个三轴矢量磁传感器1的安装位置。例如，在支架4上设置磁传感器安装孔位41，调整三轴矢量磁传感器1位置时，将三轴矢量磁传感器1安装到不同位置的安装孔位41上。两个不同位置的三轴矢量磁传感器1测量磁异常目标信号，以差分方式输出，完成地面磁异常梯度测量。支架4竖直设置，并通过底座5安装在滑块3上，位置测量模块2和采集器7均安装在滑块3上，滑块3置于滑轨6上。

滑块3带动磁异常梯度测量模块及位置测量模块2沿着滑轨运动，此时磁异常梯度测量模块感应到磁异常信号，位置测量模块2则实时感应滑块3相对于滑轨的位置信号。由于磁异常梯度测量模块安装在滑块上，得到滑块3的位置，也就得到了磁异常梯度测量模块的位置。磁异常信号和位置信号被送到采集器7实现同步采集，采集数据并送便携式笔记本10处理，处理结果送由便携式笔记本10的显示器显示。便携式笔记本10中，处理器实现对磁异常信号与位置的匹配处理，实现磁异常目标检测和定位，处理结果由显示器显示。

本实施例中位置测量模块2选用光电传感器，通过顺序识别滑轨上涂布的黑白条纹，输出高低电平，由采集器7采集信号后送便携式笔记本10解算出位置信息。

滑轨6上可采用凹槽形轨道。此时，滑块3如图4所示，滑块3的侧面和底面开槽36，以达到磁异常探测模块和位置测量模块运行流畅、稳定的目的。然后将的凹槽滑块3放置在滑轨6内滑动。

实施例2

本实施例与实施例1不同的是，本实施例中磁异常梯度测量模块通过滑块3自由悬挂于滑轨6下。

两个三轴矢量磁传感器1安装在支架4上。优选的，支架4选用刚度大、质量轻、表面光滑、耐磨的碳纤维材料制作。两个三轴矢量磁传感器1之间的距离为30-50cm。可根据磁异常信号的强弱调整两个三轴矢量磁传感器1的安装位置。例如，在支架4上设置磁传感器安装孔位41，调整三轴矢量磁传感器1位置时，将三轴矢量磁传感器1安装到不同位置的安装孔位41上。两个不同位置的三轴矢量磁传感器1测量磁异常目标信号，以差分方式输出，完成地面磁异常梯度测量。位置测量模块2选用光电传感器。滑轨6光电条码涂布如图7所示。滑轨6用若干支架9支撑一定高度，滑块3安装在滑轨6上并可沿滑轨6滑动。磁异常梯度测量模块与滑块3连接，并被竖直悬吊于滑轨6下方。位置测量模块2安装在滑块3上。

滑轨6可采用碳纤维圆管，能够减轻设备整体的重量，减轻支架9的承重。同时保证滑轨为磁异常梯度测量模块和位置模块提供的良好的运行条件。如图6所示，滑块3与圆管式滑轨6的接触面上开设有滑槽36以达到磁异常探测模块和位置测量模块运行流畅、稳定的目的。

进一步的，将滑轨6和支撑架9采用连接件连接，如图5所示。有利的，为了便于调节轨道的高度以及保证轨道水平放置，支撑架9可采用能够调节高度的伸缩结构。

实施例2进行磁异常目标探测时的工作方式与实施例1相同。

除实施例1中所述优点之外，本实施例所示的磁异常梯度测量模块采用悬挂方式，能够调节轨道水平，保证磁异常梯度测量模块垂直于地面；提高磁异常目标的探测效率。

实施例3

本实施例与实施例2，本实施例中的滑块采用滚轮滚动的方式移动磁异常梯度模块和位置测量模块。如图10所示，滑块3上设置有滑轮。滑块3安装在滑轨6上设置的卡槽内。本实施例的探测原理与实施例1和实施例2相同。

本实施例结构示意图如图8所示，采集器7和处理显示模块10未显现在附图中。有利的，将两个三轴矢量磁传感器1封装在方形支架4中，方形支架4可考虑设计防水处理。进一步的，为方便携带和搭载，滑轨6可以设计为折叠式或者伸缩式。支架9可以采用伸缩式结构，便于滑轨式磁异常探测仪能够适应不同的地形特征。优选地，可调节支架9使滑轨6存在一定倾角，从而使磁异常梯度测量模块和测量模块在重力的作用下自由下滑。

进行磁异常目标探测的方式与实施例1和实施例2相同。本实施例中，三轴矢量磁传感器的安装方式与实施例1和实施例2相同。实施例1和实施例2可采用与本实施例相同的方管支架的封装方式。

本实施例能够保证实施例1和实施例2的优点，同时保证滑块3流畅的运行的环境；减小轨道的体积和质量；方管封装设计，适应气候变化和应用场合；设计支架和滑轨运用伸缩的方式，便于拆卸和放置，同时适应不同的地貌特征，本实施例的应用更为广泛。