深海地磁探测技术的研究

【摘要】：海洋测磁技术主要应用在圈定海底岩体、划分岩区,推断岩层的构造形态和位置等相关海洋科学研究领域。近年来,随着深海磁力仪等测磁设备的发展,对深海地磁场的探测也越来越在实际应用中得到重视和应用,特别是在深远海底的资源调查、大洋地质的勘测、震磁前兆信息的研究等领域,起着不可替代的作用。海底地层是由不同岩性的地层组成,岩性及其岩石中蕴藏的矿产不同,使得其导磁率和磁化率也不同,因而会产生相应的不同磁场强度,从而在正常的磁场背景下会出现磁异常现象。通过对海底地磁场强度的探测,可以检测出海底区域的地磁异常,并通过合理的数据处理和分析,可以测算出海底矿产的分布和地质结构的组成情况等[1],这是磁法探测手段的基本过程,也是地磁探测的主要目的之一。准确地测量海底地磁场强度,是磁法探测有效性的前提,也是运用该手段的核心技术。本毕业设计的目的在于研究和设计基于巨磁阻效应的高灵敏度磁力测量技术的深海底三分量地磁探测的磁力仪系统,并对该系统所测得的数据进行校正和分析,以达到实时探测深海地磁场变化的情况。 本文主要分为以下几个部分进行阐述: 1.介绍了深海地磁探测技术的概况,归纳和总结了国内外深海地磁探测技术的研究现状和发展趋势,阐述了各类应用于海洋的磁力仪的工作原理。 2.对深海地磁场测量磁力仪系统设计的分析,主要包括巨磁阻传感器的原理分析,传感器器件的选型与特性分析,三轴巨磁阻传感器的误差分析与校正,并对各部分电路的功能进行了详细的描述和分析。 3.重点描述了深海地磁测量磁力仪电子系统的设计过程。硬件电路是基于MSP430低功耗微控制器,本文对该微控制器进行了介绍。并分别对高精度数据采集电路,信号处理器及其外围电路,电源电路等进行了模块化设计和实现,最后给出了电路设计时需要注意的事项以及经验总结。 4.介绍了磁力仪系统的软件设计,描述了整个软件设计的流程,并分别对AD7714模数转换、数据处理、SD卡存储、上位机界面和串口通信等的实现进行了具体介绍,并对具体的软件代码设计进行了说明。 5.对磁力仪系统进行了相关的实验室地磁场探测实验,对探测数据进行了整理与详细的分析,证实了该磁力仪系统已基本满足了本课题的指标要求,达到了设计的目标。最后总结了本课题的全部工作,提出了可以进一步完善的地方,并展望了深海底地磁探测磁力仪的应用前景。