面向埋地未爆弹的磁场梯度探测仪的制作方法

本发明属于电磁探测技术领域，具体而言，本发明涉及一种对地下磁性目标进行探测的磁场梯度测量装置。

背景技术：

未爆弹遍布在世界众多国家和地区，无论在战争年代还是在和平时期都对人民生命财产安全都构成了极大的威胁。这些未爆弹大多掩埋在地下，具有体积小，埋深大、磁性不强的特点，为保证人民生命和财产安全，必须对这些目标进行有效的探测。

国外在探测未爆物(uxo)领域主流的研究方法包括磁法探测技术、探地雷达探测技术等。磁法探测技术通过磁传感器探测uxo产生的磁场强度，采用模式识别技术进行uxo的搜索与探测(目前总磁场测量是国内外uxo探测的首选方法，利用高精度、高灵敏度、高采样率的光泵磁力仪及质子磁力仪等对目标区域总磁场进行测量以找到磁异常点。原理：uxo含有铁磁性物质，具有一定的磁性，会在背景环境上引起总磁场强度异常，从而对其进行探测与定位。这种方法受地磁日变等影响较大，数据处理较为复杂。对于磁场梯度测量方法，国内外研究较少。探地雷达则通过主动发射和接收特定频谱的信号，对地面以下的uxo进行定位。国内在该领域的研究起步较晚，相关研究工作开展的较少，还没有形成成熟的探测产品，并存在精度不高，容易遗漏的问题。

技术实现要素：

基于此，本发明的发明目的是提供一种埋地未爆弹的磁场梯度探测仪，该探测仪针对对埋地未爆物进行探测和定位，发出相应提示和预警。

本发明目的是通过如下技术方案实现：

面向埋地未爆弹的磁场梯度仪：包括若干个三分量磁通门磁强计探头，用于感测外界磁场；信号模块，用于信号采集、差分与处理，其中，若干个探头严格沿一条十字线排列，每个磁强计探头的三个分量方向互相平行且其平行度大于等于0.01，每个探头之间的距离均为基线距离d，d的大小与被测目标的磁矩大小相关。

进一步地，若干个三分量磁通门磁强计探头的数量具体为五个。其中，以一个探头位置作为中心位置，其余四个围绕中心沿十字线排列。

每个探头可探测bx、by、bz三组磁场信号，共15组信号，通过信号传输线传到信号模块，模块内部利用算法对其进行差分处理，得到该时刻当前测量点(即中心位置处)的磁场梯度。探测过程中，对于区域异常点即疑似uxo埋藏位置，其磁场梯度值会有异常，通过信号模块对异常大小进行判断，大于一定量值(与不同uxo磁矩相关)即初步判定此处疑似埋有uxo，下一步操作信号模块利用内部欧拉反褶积等算法对疑似目标位置进行反演和计算，从而实现对目标的精确定位。

进一步地，采用欧拉反褶积等算法对信号进行处理，实现对目标的精确定位与探测。

本发明的探测仪可对埋地未爆物进行精确定位，应用于各种复杂的地形，具有探测效率高、精度高的特点且操作简便，可靠性高。

附图说明

图1是本发明的面向埋地未爆弹的磁场梯度仪的示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，这些说明仅仅是示例性的，并不旨在限制本发明的保护范围。

参见图1，图1显示了本发明的面向埋地未爆弹的磁场梯度仪的示意图，其中，本发明的面向埋地未爆弹的磁场梯度仪：包括若干个三分量磁通门磁强计探头，用于感测外界磁场；信号模块，用于信号采集、差分与处理，其中，若干个探头严格沿一条直线排列，每个磁强计探头的三个分量方向互相平行且其平行度大于等于0.01，每个探头之间的距离均为基线距离d，d的大小与被测目标的磁矩大小相关。其中本发明的磁场梯度仪，探测距离不小于5米；且定位精度优于0.2米。

采用本发明的磁场梯度仪，针对埋地未爆物的磁性特征等，由信号模块获取磁异常信号，通过反演算法实现对目标位置、大小等的精确探测。具体如下：

1.确定探测目标本征信息(体积、磁矩等)，对于埋地未爆物，其直径100mm～500mm，磁矩0.1a*m²～2a*m²；

2.根据目标特性确定磁场梯度仪基线距离d，0.1m～1.2m；

3.利用磁场梯度探测仪对可疑区域进行地毯式探测，根据磁场梯度异常值发现由未爆物目标引起的磁异常点；

4.在异常点处，利用该探测仪静态精确测量，获得探测平面处的磁场梯度数据。测量方法，在x-y平面(与地面平行)上进行测量，可以获得15组数据：探头一(bx1、by1、bz1)，探头二(bx2、by2、bz2)，探头三(bx3、by3、bz3)，探头四(bx4、by4、bz4)，探头五(bx5、by5、bz5)。信号模块对其进行差分处理，可以得到探头5(中心位置处)的各个磁场梯度张量。其中，

磁场梯度张量包括9个元素，即

由电磁场麦克斯韦方程可得

因此，可以得到全部9个梯度张量。

探头5处作为中心位置。利用信号模块对目标进行反演，计算方程如下：

5.利用欧拉反褶积算法反演目标位置。利用下列方程组计算：

经过整理，可以得到：

式中，(bx、by、bz)为探头五测得磁场(bx5、by5、bz5)，(x0,y0,z0)为未爆物位置，(x，y，z)为探头5位置。探头5位置已知。通过计算可以得到目标位置。

通常，埋地未爆物的外壳多为金属，如有锈蚀，则以铁氧化物为主，均具有一定的磁性，其在掩埋区域会引起一定的磁场异常，利用磁场梯度探测仪测量其引起的磁场梯度变化，

本发明所采用的探测技术，首先具有非接触的特点，该探测仪利用被测物本身的特有磁性信息，不需要与被测物体接触，即可判断被测物体本征信息；为被动装置，不会主动发射任何探测信号；该探测仪操作简单便捷，可靠性高。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。