一种地磁场矢量观测用数字无磁转台及其调节方法与流程

本发明涉及一种无磁转台及其调节方法，尤其是一种地磁场矢量观测用数字无磁转台及其调节方法。

背景技术：

1、地磁矢量观测中可由标量磁力仪和提供人工的线圈系统组成，线圈提供均匀人工磁场，通过测得合成磁场大小，计算或直接获得地磁场分量大小；使用时线圈安装在一堆的无磁转台上，转台回转轴线调为竖直后，通过测量分量线圈的转向误差，来调整线圈姿态，例如测量地磁总场所f、水平分量h和相对磁偏角d质子矢量磁力仪，两组线圈安装在转台上，在调试时，先将转台回转轴线调为竖直，微调转台调整偏置线圈轴线于磁东西方向，再通过水平分量和磁偏角转向误差的测量，分别来调整两组线圈姿态，使得补偿线圈轴线垂直向下，偏置线圈轴线垂直于磁子午。在地震地磁矢量观测中数据异常时，也需要通过转台来测量分量线圈的转向差，来排除线圈姿态发生变化引入的观测数据异常；此外，由于观测墩长期观测中会发生倾斜，也需要定期通过转台来调整分量线圈的姿态。因此转台对这类矢量磁力仪观测至关重要，并要求转台具有较小的回转误差和较高的旋转定位精度和重复定位精度，以减小转台自身的摆动误差，转台也需要具有灵活的转动和旋转微调功能及旋转位置的实时显示灯功能，且具有好的稳定性。转台应具有弱磁性，材料、加工、表面处理等方面都需要进行控制，保证磁探头工作区域内剩磁小于1nt；这种高精度转台还应用于三轴磁传感器和分量线圈姿态的校准等。

技术实现思路

1、发明目的：提供一种地磁场矢量观测用数字无磁转台及其调节方法，能够提高转台的旋转精度和便于对转台进行运输。

2、技术方案：本发明所述的地磁场矢量观测用数字无磁转台包括锥形转轴机构、转台支座、支座调节机构、转轴调节机构、转台台面以及水准调节机构；

3、锥形转轴机构固定安装在转台支座上，由转台支座对锥形转轴机构进行固定；支座调节机构安装在转台支座上，由支座调节机构调节转台支座的水平度；转台台面安装在锥形转轴机构上，水准调节机构安装在转台台面上，由水准调节机构检测转台台面上放置的分量线圈的回转轴的竖直性；转轴调节机构固定在转台台面上，且转轴调节机构还包括锁紧组件和微调组件，由锁紧组件将锥形转轴机构和转轴调节机构进行相对锁紧，由微调组件对锥形转轴机构和转台台面的旋转角度进行微调。

4、进一步的，锥形转轴机构包括锥轴、轴套、间隙调节螺母、编码器、滚珠以及控制盒；锥轴设置在轴套内，轴套固定安装在转台支座上，间隙调节螺母螺纹安装在轴套下部；滚珠设置在锥轴底部；编码器设置于锥轴和轴套之间，且编码器通过电缆与控制盒电性连接，由控制盒实现供电和数据显示。

5、进一步的，锁紧组件包括基座、轴外套、套销、球头螺杆、连套、手柄杆、挡块以及锁紧手柄；轴外套安装于轴套外部轴肩上，轴外套内侧开设有月牙槽，套销设置于月牙槽内；球头螺杆的一端贯穿式螺纹旋合安装在轴外套上，且延伸至月牙槽内；挡块贯穿安装在基座上，基座固定在转台台面上；手柄杆安装在挡块孔内，锁紧手柄固定于手柄杆远离球头螺杆一侧；连套的两端分别开设有正交的条形限位槽；手柄杆和球头螺杆的相对球面分别过盈配合有圆柱销，并分别延伸至对应条形限位槽内。

6、进一步的，微调组件包括顶尖座、顶尖体、顶针体、顶针座、顶针杆以及微调手柄；顶尖座和顶针座均固定在基座上，顶尖体的一端延伸至顶尖座内，顶尖座内部设有无磁弹簧，无磁弹簧固定于顶尖座和顶尖体之间；顶针杆螺纹连接于顶针座内部，微调手柄安装于顶针杆一端，顶针体的一端延伸至顶针杆内，且顶尖体和顶针体相对一端分别按在轴外套凸出部两侧。

7、进一步的，支座调节机构包括支座螺母以及支座调节螺杆；支座螺母安装在转台支座上，支座调节螺杆螺纹安装在支座螺母上，支座调节螺杆支撑在支块上。

8、进一步的，水准调节机构包括检测水准器、校验水准器以及两个水准器调节组件；水准器调节组件包括水准固定块以及螺丝座；水准固定块和螺丝座均固定于转台台面上检测水准器的检测方向与校验水准器的检测方向相垂直；检测水准器与校验水准器的一侧分别安装在对应的水准固定块上，另一侧分别安装在对应的水准调节螺丝上，且每个水准调节螺丝分别螺纹安装在对应的螺丝座上。

9、本发明还提供了一种地磁场矢量观测用数字无磁转台的调节方法，包括如下步骤：

10、步骤1，进行转台安装时，将支座调节机构设置在观测墩上，并置于观测墩中间，再将转台放置在支座调节机构上，然后将使用或校准的分量线圈安装于转台台面上；

11、步骤1.1，将支座调节机构的两个支座调节螺杆的连线方向放在磁南北或磁东西方向上，转台中心对准观测墩的中心；

12、步骤1.2，将支座调节机构的支块与观测墩的墩面粘牢。

13、步骤2，进行转台调节时，通过调节水准调节机构，并对转台台面上放置的分量线圈的回转轴的竖直性进行检测，使得转台台面上放置的分量线圈的回转轴处于竖直状态，此时水准调节机构的检测水准器以及校验水准器均处于居中状态；

14、步骤2.1，把水准调节机构的检测水准器转到支座调节机构的两个支座调节螺杆的连线方向上，转动支座调节机构的支座调节螺杆把检测水准器的水泡调节至中间位置；

15、步骤2.2，将转台台面转动180°，水泡偏差的一半用水准调节机构的检测水准器一侧的水准调节螺丝调整，另一半用支座调节机构的支座调节螺杆调整；

16、步骤2.3，重复步骤2.1、2.2，直至水准调节机构的检测水准器上的水泡读数在该方向上的差不超过0.2格；

17、步骤2.4，将转台台面转动120°，重复上述步骤2.1、2.2，直到转台台面旋转至任何角度时，该水准调节机构的检测水准器的水泡均处于中间位置；

18、步骤2.5，调整水准调节机构的校验水准器的水准调节螺丝，将水泡调整到中间，任意旋转转台台面，水准调节机构的校验水准器的水泡均处于中间，否则，要转到步骤2.1重新调整；

19、步骤2.6，旋转转台台面，使得转台台面上的分量线圈旋转至正常工作方位角。

20、步骤3，以罗盘定向，将垂直放置的分量线圈的轴向设置在磁南北或磁东西方向上，通过转轴调节机构微调定向角度，并使所测分量的绝对值为最小值，此时分量线圈的定向即为磁南北或磁东西方向；

21、步骤4，进行分量线圈转向误差测定时，首先测试当前定向角度为第一分量值，将转台旋转180°，再测试当前定向角度为第二分量值，那么第一分量值与第二分量值的差值即为分量线圈转向误差；

22、步骤4.1，在当前观测方位角下，通过分量线圈装置分别测得5组分量数据，剔除其中的最大值、最小值，计算剩余3组数的平均值；

23、步骤4.2，将转台台面旋转180°，通过分量线圈装置分别测得5组分量数据，剔除其中的最大值、最小值，计算剩余3组数的平均值；

24、步骤4.3，计算步骤4.1和步骤4.2中的两个平均值差，为分量线圈的转向误差，其中一半分量线圈转轴的轴线与回转轴不重合引入的分量测量误差。

25、本发明与现有技术相比，其有益效果是：采用锥形转轴机构，工作时可以获得较高的回转精度，回转误差小；编码器分别安装在锥面下端的轴肩上，轴套底部孔内，安装精度高，实现了旋转角度的数字化，且获得极高的旋转定位精度和重复定位精度；转台工作时，采用锥面配合的锥形转轴机构具有更好的稳定性，利于线圈姿态的长期保持；通过锁紧组件将锥形转轴机构和转轴调节机构进行相对锁紧，使得转台整体处于锁紧状态，便于对转台进行运输，防止运输过程中对转台产生冲击影响，提高了转台在运输过程中的抗跌落能力；通过转动调节机构的微调组件可以对锥形转轴机构的旋转角度进行精确微调，顶尖体与顶尖座之间设有无磁无磁弹簧，消除正反向间隙，转台可以在小于1度的旋转范围内进行微调，从而实现对偏置线圈姿态的微量修正，实现定期地磁磁偏角偏移的修正。