一、SQUID及在地球物理中的应用（论文文献综述）
龚信文[1]（2021）在《高温超导磁力仪噪声优化方法研究》文中进行了进一步梳理超导量子干涉器（SQUID）是目前世界上最灵敏的弱磁测量传感器,相比于传统的感应线圈具有噪声低、带宽大、直接测量磁场以及低频响应线性的特点,因此是一种理想的瞬变电磁法（TEM）接收传感器。利用SQUID制成的高温超导磁力仪主要用于地面TEM探测技术中,接收TEM二次场信号处理后得到地下电阻率分布,接收的越晚期的信号反应越深部的地下信息,通过对高温超导磁力仪低频段噪声的优化可以提高系统的探测深度。本文针对高温超导磁力仪低噪声优化方法进行研究,主要从磁力仪探头和读出电路两部分着手开展噪声优化工作,优化工作完成后,对其进行了室内与野外性能测试。本文主要研究内容及成果如下:（1）高温超导磁力仪探头低噪声技术研究。通过对杜瓦材料的选择以及结构的优化设计,研制出了低噪声、宽频带以及高绝热性能的无磁杜瓦。根据SQUID器件结构与实验要求,设计了探头支架并对组装的磁力仪探头进行了性能测试。基于电磁屏蔽理论,设计制作了电磁屏蔽装置,包括可以灵活使用的电磁屏蔽盒与方便野外实验携带的电磁屏蔽桶,有效降低了外界射频噪声对系统的干扰。（2）高温超导磁力仪读出电路低噪声技术研究。通过前置放大器与SQUID之间的阻抗匹配,设计了低噪声前置放大电路,研究了前置放大器总输入噪声、集电极电流和源电阻在低频段之间的关系,给出了相应低噪声优化的结论。对读出电路中的电源电路、积分电路、差分电路以及反馈电路进行了低噪声设计,并利用动态信号分析仪对制作的读出电路进行噪声测试,测得输入电压噪声由原来的1n V/√Hz@1k Hz降低至0.6n V/√Hz@1k Hz。（3）高温超导磁力仪室内与野外实验测试。构建了室内测试环境,对高温超导磁力仪各项指标进行了室内测试和野外性能测试,测试结果表明系统工作稳定、静态噪声水平由1p T/√Hz改善到200f T/√Hz。最后,研制的高温超导磁力仪在黑龙江呼中地区与TEM进行的铅锌矿探测联合实验中表明,为开展城市地下空间精准探测、多物理场复杂效应的观测、地球物理领域浅地表目标体的精准探测奠定了基础,满足地下深部资源的精细勘查需求,也为实现地下复杂地质构造的高分辨、大深度探测提供了新的技术手段。
乔中坤[2]（2021）在《多旋翼无人机航磁多参量数据的自补偿方法研究》文中研究说明无人机航磁测量作为传统有人机航磁测量的补充,以其体积小、成本低、人为干预少、无人员安全隐患等优势在地质调查、资源勘探、水下磁性目标体探测及辅助导航等领域得到广泛应用。其中多旋翼无人机航磁测量是其中重要组成部分,适用于中小面积大比例尺航磁详查工作,可作为大型有人机航磁测量和地面磁法测量的有效补充。无人机航磁测量原始磁场数据包括地磁场数据、无人机平台干扰、设备干扰和磁通门传感器转向误差干扰,干扰在航磁异常图上主要表现为沿测线方向条带状异常,严重影响地质异常体解释的准确性,需要进行补偿处理。本文基于一套电动四旋翼无人机搭载高精度磁通门磁力组成的航磁测量系统开展航磁多参量数据自补偿研究,主要研究内容如下:航磁干扰按照来源主要可分为两类:一类是机电设备工作及外界环境产生的噪声干扰,相较于地磁场信号,该部分干扰属于高频噪声,可以通过设计合理滤波器进行预处理。另一类是机载平台干扰和传感器误差,这两部分干扰可通过建模分析处理,也就是补偿处理。本文针对多旋翼无人机航磁系统噪声干扰问题开展系统不同状态下静态测试实验,旨在通过数据频谱分析结果得出航磁系统噪声干扰主要来源、影响大小及频谱特征,并根据噪声干扰高频特性设计相应低通滤波器进行误差处理。本文基于Tolles-Lawson模型建立仪器转向误差和飞行平台机动误差补偿模型,根据两者结构相似的特点,建立综合自补偿模型,并使用最小二乘算法求取综合补偿参数,进而对工区航磁数据进行补偿处理。针对多旋翼无人机航磁系统姿态自调整的特殊性,本文基于Leliak航磁四方位补偿测试飞行方案,展开航空四方位飞行补偿测试和地面四方位补偿测试对比实验,分析评价两种补偿测试方式的补偿效果。针对Tolles-Lawson模型恒定地磁场假设条件影响补偿精度的问题,本文开展了地磁场梯度对补偿精度影响研究和卡尔曼滤波预测地磁场研究,旨在通过卡尔曼滤波预测地磁场改进补偿模型,进而提高补偿精度。航磁总场水平梯度数据能够较好反应磁场水平方向上的弱小变化,具有不受日变影响,有效压制背景场,突出区域场及地质异常体边界等优点,可以有效弥补总场数据在地质解释上的不足。本文基于多旋翼无人机航磁总场综合补偿研究成果开展航磁总场水平梯度补偿研究,旨在构建梯度补偿模型进行干扰补偿处理。航磁三分量数据可以更好的指示地质体矢量信息,对航磁数据化极和剩磁研究具有重要意义,但无人机航磁三分量数据包含载体干扰误差和姿态误差,需要进行补偿处理。本文分析了地理坐标-载体坐标系的6种相互转化矩阵差别,确定了偏航-俯仰-横滚顺序进行姿态解算时误差最小,选择按照横滚-俯仰-偏航的补偿顺序进行姿态补偿。本文根据载体涡流干扰高频特性设置低通滤波器进行数据预处理,基于载体干扰补偿模型和姿态补偿构建了航磁三分量综合补偿误差目标函数,并创新性引入自适应随机步长布谷鸟搜索算法,通过莱维飞行寻求目标误差函数最小值的方法,实现了航磁三分量补偿参数的快速、高效的求取。为了验证补偿效果,本文在安徽芜湖某地22km2工区开展1:20000无人机航磁作业,外业数据采集工作耗时3天完成,体现了多旋翼无人机航磁系统高效性和实用性。航磁总场数据经过综合补偿处理、各项改正及调平处理后总精度满足高精度磁测要求,验证了补偿效果。最后基于欧拉反褶积方法对无人机航磁总场数据进行反演研究,并综合利用欧拉反演结果和地质信息有效划分异常带和断裂构造,圈定岩浆分布区,为工区后期地质找矿工作提供可靠物探资料。
王永良[3]（2021）在《超导量子干涉仪磁传感器电路关键技术研究》文中研究说明超导量子干涉仪（Superconducting Quantum Interference Device,SQUID）磁传感器是目前工程实用化中最灵敏的磁传感器之一,已广泛应用于生物磁学、地球物理等研究领域的微弱磁信号探测系统中,如心磁仪、脑磁图仪、超导全张量磁梯度测量装置等。SQUID磁传感器系统由SQUID低温电路、室温读出电路、低温恒温器、及外围设备构成,涉及超导电路设计和参数优化、高性能读出电路设计、无屏蔽环境下SQUID传感器系统电磁兼容等电路技术问题。为了提高SQUID磁传感器的工程化应用水平,本文从器件、电路、系统三个层面开展关键技术研究。首先,开展了超导量子干涉混合电路通用分析技术研究。提出了通用的网孔电流分析方法,采用超导宏观波函数描述元件和网孔电流的关系,可直接获得超导量子干涉电路的统一电路方程,并建立通用动力学模型。电路方程和动力学模型揭示了超导量子干涉电路的内部微波干涉机理,用于SQUID静态工作特性的仿真计算,指导器件参数优化。其次,开展了 SQUID线性化读出电路技术研究。提出了基于SQUID磁通反馈运算放大器模型的读出电路设计方法,相比传统基于积分器的磁通锁定环路（Flux-Locked Loop,FLL）模型更具一般性和灵活性。基于SQUID运算放大器模型,成功实现了只需2个运算放大器的高摆率读出电路,摆率达到106Φ0/S;实现了基于比例反馈自动复位的大量程读出电路,误差低于0.1Φ0;实现了实用化的双级SQUID低噪声读出电路,测得电路噪声水平低于1μΦ0/√Hz,解决了以往双级SQUID读出电路中存在的多工作点问题。最后,开展了多通道SQUID磁传感器系统集成技术研究。提出了多通道SQUID磁传感器一体化集成设计方案。一体化集成方案采用小型化、数字化、光电隔离的读出电路设计,将整个基于SQUID的运算放大电路嵌入到低温恒温器中,实现与外部设备的电磁兼容,提高SQUID磁传感器在无屏蔽环境下的抗干扰能力。一体化系统集成技术成功应用于多通道无屏蔽心磁图仪和航空超导全张量磁梯度测量装置中,实现了应用演示。本文通过SQUID磁传感器电路关键技术研究,形成了包括超导器件分析、读出电路设计、及系统集成的通用电路理论和方法,为SQUID磁传感器系统开发提供了完整的技术解决方案,对推动SQUID磁探测系统的工程化应用具有重要的意义。
李春光,王佳,吴云,王旭,孙亮,董慧,高波,李浩,尤立星,林志荣,任洁,李婧,张文,贺青,王轶文,韦联福,孙汉聪,王华兵,李劲劲,屈继峰[4]（2021）在《中国超导电子学研究及应用进展》文中研究指明超导体的发现距今已有近110年了,高温超导体的发现也已经有30多年了.超导材料的电子学应用在最近一二十年取得了突破性进展.高温超导微波器件显示了比传统微波器件更优越的性能,已经在移动通信、雷达和一些特殊通信系统中取得了规模化应用.超导量子干涉器件以其磁场和电流测量的超高灵敏度,成为地质勘探、磁共振成像和生物磁成像等领域不可替代的手段.包括超导隧道结混频器、超导热电子混频器、超导转变沿探测器及超导单光子探测器等在内的超导传感器/探测器可以探测全波段的电磁波及各种宇宙辐射,具有接近量子极限的超高灵敏度,在地球物理、天体物理、量子信息技术、材料科学及生物医学等众多前沿领域发挥越来越重要的作用.超导参量放大器已经成为实现超导量子计算的关键器件.超导集成电路技术已被列入国际器件与系统技术路线图,成为后摩尔时代微电子领域的前沿阵地之一.在计量科学中,超导约瑟夫森效应及约瑟夫森结阵器件被广泛应用于量子电压基准和国际单位制基本单位的重新定义中.在当前的量子信息技术热潮中,超导电子学扮演重要角色,同时量子热潮也大力推动了超导电子学的发展.本文主要对近几年我国超导电子学研究和应用的现状与进展进行概括总结.
肖康达[5]（2020）在《用于原子磁力计的主动磁补偿系统的研究》文中指出磁场的精密测量在地球物理、化学分析、军事、生物医学、材料科学等领域具有重要的意义。在众多的磁场测量技术中,原子磁力计拥有目前最高的测磁灵敏度。原子磁力计的基本原理是通过测量原子的极化矢量在外磁场中的拉莫尔进动频率来获得磁场信息。然而,原子磁力计的探头通常要在近零场（小于10nT）环境才能有效工作。为了使原子磁力计工作在正常的测磁环境,通常利用被动磁屏蔽或主动磁补偿的方法来抑制背景磁场。在被动磁屏蔽的方法中,一般选用高磁导率的合金材料来抑制背景磁场。合金材料制作的磁屏蔽筒使得原子磁力计无法探测屏蔽筒外的磁场,这限制了其在地磁场探测、深空磁场探测、水下异磁探测等领域的应用。在主动磁补偿的方法中,通常利用线圈通入电流来补偿背景磁场。在主动磁补偿过程中最为关键的问题就是工频磁场噪声与磁场梯度的抑制。因此,为解决这些问题,在主动磁补偿系统中亟需一套高效与稳定的磁补偿算法。本论文提出了一套新的磁补偿算法,详细介绍了基于该算法的主动磁补偿系统的研制。除此之外,还系统阐述了 Bell-Bloom型原子磁力计的研究。主要开展了以下工作:（1）研制了主动磁补偿系统中硬件部分。主要包括补偿线圈、低噪测磁单元（噪声0.34nT/Hz1/2）、六通道低噪电流源（噪声30μA）。（2）首次提出了一种基于超精细谱分析的宽频带磁补偿算法,实现工频磁场噪声与磁场梯度分别衰减36 dB与20 dB。（3）实现了多干扰磁场同步补偿,其中准静态磁场衰减111 dB。除此之外,还进行了磁补偿过程中磁场信号的提取与定量评估实验,评估误差约为1 nT。（4）研制了Bell-Bloom型原子磁力计,实现了2 pT/Hz1/2的灵敏度。综上所述,我们提出了一套新的磁补偿算法,并利用基于该算法的主动磁补偿系统实现外界工频磁场噪声与磁场梯度分别衰减36 dB与20 dB。除此之外,我们还研制了 Bell-Bloom型原子磁力计,最终实现了2 pT/Hz1/2的灵敏度。我们解决了限制原子磁力计测量范围的关键技术问题。这能够极大地扩展原子磁力计的应用范围,从而在地球物理、化学分析、军事、生物医学、材料科学等领域具有广阔的应用前景。
谭亦秋[6]（2020）在《基于直流超导量子干涉仪的水下铁磁性目标探测技术研究》文中研究说明为了丰富水下铁磁性目标探测手段,弥补声纳探测方式的不足,磁异常探测作为非声探测的主要方式受到了越来越多国家的重视。而超导量子干涉仪（SQUID）作为目前最为灵敏的磁传感器之一,能够将微小的磁场变化转化为可以测得的电压信号,可以将磁异常探测灵敏度成数量级的提升。低温直流超导量子干涉仪（DC-SQUID）是各类SQUID器件中的一种,具有噪声低、灵敏度高、结构稳定等特点,本文基于DC-SQUID器件,开展了水下铁磁性目标探测技术研究,取得的创新如下:首先,利用COMSOL软件对处在地磁场背景中的水下潜艇的磁特性进行了仿真建模,分析了其周围磁异常信号的分布特征,通过分析计算磁异常信号的特征可以得到水下目标的位置、速度等信息。研究了将潜艇等效为磁偶极子时,基于其产生的磁梯度张量信号的单点反演定位算法。通过MATLAB仿真对该算法进行了验证,证明了其可信性。其次,分析了DC-SQUID磁异常信号检测原理,并利用PSPICE软件对DC-SQUID中主要参数对其特性的影响进行了仿真研究。接着研究了基于磁通锁定环的读出电路的基本原理,设计了基于磁通锁定环的DC-SQUID直接读出电路。再结合DC-SQUID磁强计、液氦制冷环境、数据采集与记录设备等,最终搭建了完整的基于DC-SQUID的磁异常探测系统。最后,为了验证磁异常探测系统的探测能力,以汽车作为磁异常目标实施了外场试验,试验结果与COMSOL仿真结果吻合,证明了具有单个DC-SQUID磁强计的磁异常探测系统可以测得距离40 m处的待测汽车所产生的纳特斯拉级别的磁异常信号。这为未来搭建实用的磁梯度张量的DC-SQUID阵列打下了基础。本文最后总结了主要工作与成果,并对下一步的研究工作进行了展望。
杜尚宇[7]（2019）在《时域电磁感应—极化分离方法与低温超导测量系统研制》文中研究表明时域电磁法是一种基于电磁感应原理的物探方法,在矿产资源探测、地质灾害勘察、环境监测等领域得到了广泛应用,尤其在对地面500米以下金属矿产资源的勘探中发挥着重要作用。其中,铅、锌、银等均是重要的工业材料,主要以硫化物的形式存在,在交变电磁场激励下,常表现出极化效应。极化效应在时域电磁响应中表现为电磁信号快速衰减到零、并呈现反号现象,晚期信号极其微弱。实际应用中,由于传统测量系统多采用感应线圈为前端传感器,线圈的带宽和灵敏度互限,导致测量系统不能有效、准确测量感应-极化效应。针对时域电磁探测时感应和极化效应识别、分离、测量都非常困难等问题,在吉林省科技支撑计划重点科技攻关项目“基于SQUID的磁极化-感应双场联合探测关键技术研究”,超导量子器件前沿应用探索子课题“低温超导瞬变电磁系统研制”等项目的资助下,本着理论与实践相结合的研究思路,论文深入研究了极化介质的磁源感应-极化响应数值模拟、极化效应识别和分离、感应-极化效应的测量方法。主要创新性工作如下:（1）针对时域电磁探测感应和极化效应分离难的问题,基于Debye模型的低频近似理论,采用频率域三维有限差分方法实现了电磁感应-极化响应数值模拟,分析了典型异常体的感应-极化响应特征,讨论了测量系统的工作参数等因素引起的非极化效应的反号现象,为准确认识和识别地下介质产生的极化效应提供了理论基础;（2）在分析时域电磁感应-极化响应特征的基础上,针对中、高阻异常目标体的感应和极化响应可以近似独立的特性,提出负值拟合补偿法,提取表征极化信息的时间常数,实现感应-极化信号的分离,有效地延长了感应信号的衰减时间;（3）针对实际时域电磁感应-极化效应的特征复杂、幅值极其微弱、难以准确测量等问题,利用低噪声大动态范围采集、电磁兼容等技术,研制了基于低温SQUID的高精度时域电磁感应-极化效应的测量系统,达到了7.5fT/√Hz@10kHz的测量精度,在强人文电磁干扰环境下,实现了低温SQUID磁传感器稳定工作;（4）采用自主研制的低温超导感应-极化测量系统,在上海市横沙岛、上海市内和内蒙古桃合木等地进行了野外实验,在强干扰环境中完成了测量系统的抗干扰性测试,在低阻地区实现了300ms磁场数据有效测量,在多金属矿极化区,国内首次成功测量到了fT量级感应-极化效应的磁场信号,并进行了异常环实验,验证了测量系统的稳定性和可靠性。论文的主要研究成果,有效地分离时域电磁探测中的感应-极化效应,提取地下介质的导电和极化信息,为感应-极化的多参数反演提供了理论基础。研制的基于低温超导传感器的感应-极化测量系统,一方面为研究感应-极化效应产生的机理提供新的测量装备,另一方面为实现地下第二深度空间的金属矿探测提供了技术保障。
赵艺[8]（2019）在《基于粒子群算法的超导瞬变电磁极化效应多参数提取》文中研究表明在超导瞬变电磁法的测量中,实测数据中常会出现极化效应,无法利用电磁-极化数据直接计算视电阻率值,这会使电阻率反演结果无法准确分辨矿体位置。因此,为反演结果更加准确,得到更丰富的地下异常体信息,极化效应必须被重视,极化效应的特征主要与零频电阻率、充电率、时间常数和频率相关系数等四个极化参数有关,所以极化参数的提取具有重要意义。本文在吉林省科技支撑计划重点科技攻关项目—基于SQUID的磁极化-感应双场联合探测关键技术研究的资助下,提出利用粒子群算法进行极化参数提取,主要研究内容如下:1)基于超导瞬变电磁的原理,推导均匀半空间中,阶跃波下的中心磁场频率域表达式,并采用余弦变换滤波算法和卷积算法推导均匀半空间中,任意发射波形下的瞬变电磁响应表达式;然后将上述表达式中的实电阻率利用Cole-Cole模型中的复电阻率代替,得到均匀极化半空间中的电磁-极化响应表达式;最后,分析零频电阻率、充电率、时间常数和频率相关系数对极化响应的影响规律,零频电阻率越大,时间常数越小,极化效应越强。2)基于均匀极化半空间中的电磁-极化响应表达式,将极化参数提取问题转化为最小值优化问题,构建适应度函数;然后选取一组极化参数计算均匀半空间中,梯形波下的电磁-极化响应,并采用基本粒子群算法分别进行单参数提取和多参数提取。结果表明,极化参数的理论值与最优参数值之间的相对误差均小于5%,在误差允许的范围内;相应的适应度曲线也接近于零。最后将加入高斯白噪声的理论数据作为实测数据,分别采用优化粒子群和基本粒子群算法进行参数提取,结果表明,虽然两种算法都可以实现参数提取,但是优化粒子群算法的计算速度和收敛速度更快。3)基于异常环的等效电路模型,推导圆形的异常环中的感应电流在发射线圈中心处产生的磁场响应表达式;提出一种适用于SQUID的地形校正方法,利用实测磁场、真实磁场以及地形倾角之间的关系,直接对磁场进行校正,消除地形影响,并分别从理论模型和野外实验两个方面验证地形校正方法的有效性,为超导瞬变电磁实测数据反演准确解释奠定基础。4)总结超导瞬变电磁数据的处理流程,并分别采用基本粒子群算法和优化粒子群算法对内蒙古野外实测数据进行极化参数提取。结果表明,优化粒子群算法的提取结果更加准确,验证粒子群算法对参数提取问题的有效性和应用性。
骆遥[9]（2017）在《面向航空重磁测量的位场转换方法研究》文中认为航空重磁测量能快速获取高精度重力场、地磁场信息,是在深海、深地等领域战略高技术部署中具有突破性和先导性的关键技术之一,但航空地球物理探测仅能获取表征重力场、地磁场部分信息的参量,其他参量需要利用观测量经位场转换获得,位场转换是航空重磁数据处理的研究重点。本文以航空重磁测量实际需求为牵引,以航空重磁资料高精度位场转换方法为研究目标,重点对位场转换的矩阵乘积理论、不稳定位场转换的正则化方法、多参量位场转换以及位场转换中假值填充与扩边方法等方面进行了系统研究,以期提高位场转换在航空重磁资料处理与应用中的实用化水平,主要完成以下研究工作:1.深入分析了位场转换研究的历史与现状,认为解决大规模航空重磁资料位场转换问题必须基于傅里叶变换方法,解决不稳定位场转换及多参量位场转换问题是深化航空重磁测量资料应用的关键,而对网格空白数据填补及扩边处理直接影响后续位场转换精度。基于上述认识提出了面向航空重磁测量的位场转换方法研究的技术路线。2.基于位场理论研究了频率域位场转换方法,利用位场向上延拓的积分解及重力位与标量磁位间泊松关系,重新推导了傅里叶域的主要位场转换关系及转换算子。将傅里叶域位场转换方法同傅里叶变换矩阵结合,构建了位场转换的矩阵乘积理论。该理论下的位场转换既是空间域转换算法又是频率域算法,实现了空间域位场转换同频率域位场转换表述的统一。针对位场转换的矩阵乘法理论,讨论了空间域和频率域的位场转换关系,指出位场转换的矩阵乘积理论下的转换算法中隐含位场是周期性函数的假设条件,傅里叶域位场转换不完全等价于空间域算法。此外,讨论了位场转换实现细节,给出了任意采样点数条件下的离散频率计算方法。3.针对向下延拓、导数计算和低纬度磁异常化极三类最典型的不稳定位场转换,对其不稳定性进行了分析,特别是讨论了低纬度化极不稳定的物理含义。为解决不稳定位场转换问题,将其转化为对应适定位场转换的反问题,在位场转换的矩阵乘积理论框架下,通过反演来求解不稳定位场转换问题。反演中将位场向下延拓、位场垂向导数计算、低纬度磁异常化极处理视为向上延拓、位场垂向积分、反化极处理的反问题,通过建立相应的目标函数进行求解。研究表明仅在拟合观测位场最优条件下反演的位场转换结果将等价于直接应用相应的不稳定位场转换所获得结果,目标函数中的正则化项至关重要。通过施加正则化约束,推导了不稳定位场转换的正则化解,除得到模型最小条件下的正则化解外,还引入了位场最小曲率约束,分别在空间域和频率域构建了不稳定位场转换的最小曲率解,较好的解决了不稳定位场转换问题。同时,针对正则化参数如何确定问题,研究了基于广义交叉验证的正则化参数确定方法,进一步增强了最小曲率解方法解决不稳定位场转换问题的实用性。4.针对航空重磁多参量测量迅速发展的实际,基于位场转换的矩阵乘积理论构建了多参量位场转换的通用框架,通过确定观测参量同重力位或标量磁位的转换关系,在拟合全部观测参量最优条件下反演重力位或标量磁位,实现了多参量位场转换。在多参量位场转换框架下开展应用研究,将位场的二个水平正交分量或水平梯度视为观测参量,讨论了位场垂向分量或垂向梯度转换方法,提出含有位场水平分量或水平梯度权重系数的广义的位场二维希尔伯特变换概念。5.针对航磁三轴梯度测量广泛应用的实际,提出在多参量位场转换框架下构建标量磁异常梯度转换磁梯度张量方法,解决地学界对磁梯度张量资料的重大需求。针对西方航空重力梯度开始商业化测量的现状,在多参量位场转换框架下研究了含权重系数的重力梯度张量（5个独立量）转换为自洽重力梯度张量方法,并重点针对部分张量航空重力梯度测量系统数据处理,研究了GNE和GUV转换为重力梯度张量方法,区别现有转换技术该方法考虑了观测梯度间的权重系数,是更实用的航空重力梯度转换方法。6.针对航空重磁测量网格数据存在空白区的实际以及位场转换对数据扩边的需要,提出等效位场反演的解决方案,将空白区填充数据（假值填充）和扩边数据视为等效位场向上延拓值,通过拟合观测位场构建光滑连续的等效位场（向下延拓位场）,实现等效位场的空间域反演。同时,针对在空间域反演的限制,提出频率域等效位场的计算方法,较好的解决了网格位场扩边及空白数据填充问题,从而间接的提高了位场转换精度。该技术同其他位场转换结合将实现无须预扩充数据、填补数据空白的位场转换处理,为深化位场转换研究提供了新的思路。上述面向航空重磁测量位场转换研究中所研究的方法均通过相应的理论模型验证或实际资料处理检验,验证了其方法的正确性。
申茂冬[10]（2017）在《高温超导全张量磁梯度测量技术研究》文中研究表明作为最新一代的航空磁测技术,航空全张量磁梯度测量在地球物理勘探、军事探潜、水下及地下未爆炸物检测等方面具有许多独特的优势,被誉为磁法勘探的下一次突破。DC-SQUID平面梯度计继承了SQUID高灵敏度、低噪声及宽频带的优点,直接测量磁场的梯度值,对共模磁场有很强的抑制能力,可有效避免背景磁场噪声对目标梯度信号的干扰,适于搭建磁梯度张量测量探头。德国、美国、澳大利亚等国纷纷开展了卓有成效的基于DC-SQUID平面梯度计的航空全张量磁梯度测量系统的研究工作,其中,德国已成功研制了实用化产品,并在南非进行了多次测量任务,取得不错的效果。本论文以国家“十二五”期间设立的“863计划”项目子课题“航磁三分量矢量勘查系统与航磁全张量技术研究”为依托,针对高温DC-SQUID平面梯度计应用于航空全张量磁梯度测量进行可行性研究,主要工作及成果如下:（1）高温超导全张量磁梯度测量模型研究与系统设计。对全张量磁梯度测量原理以及DC-SQUID平面梯度计与磁强计的工作机理进行了研究,并深入分析了基于DC-SQUID平面梯度计的偏微分测量模型;在此基础上,针对航空磁测过程中张量探头坐标系不固定的情况,建立了基于地理坐标系的磁梯度张量动态测量模型;以该动态测量模型为基础,研制了国内首套基于高温DC-SQUID平面梯度计的超导全张量磁梯度测量系统样机。其中,各平面梯度计的静噪水平优于?)Hz(m100pT@1kHz。（2）高温超导全张量磁梯度测量探头几何结构最优化研究。DC-SQUID平面梯度计为矢量传感器,其在张量探头的布置方式（探头结构参数）影响着磁梯度张量5个独立分量的测量分辨率,通过优化张量探头结构参数可以实现磁梯度张量的最佳测量效果。本文以平面梯度计的梯度分辨率为切入点,推导出5个独立分量的分辨率与张量探头结构参数之间的函数关系,以5个独立分量相对分辨率的最大值为目标函数对张量探头的结构参数进行优化,得到了张量探头的最佳结构参数,即探头最佳倾角为58.7°、1#梯度计在探头坐标系xoy平面上的投影与x轴的夹角为±15°。该方法同样适用于其他棱台型张量探头结构参数的优化。（3）高温DC-SQUID平面梯度计不平衡度修正方法研究。DC-SQUID平面梯度计存在本征不平衡度,对共模磁场的抑制能力有限。由于野外未屏蔽环境中的共模磁场高达数万nT,不平衡度导致的共模噪声将严重干扰目标梯度信号。本文利用RLS自适应拟合算法,以三轴磁强计测量值为参考量对梯度计共模噪声进行自适应拟合,获取共模噪声相对于三轴磁强计测量值的修正向量;随后基于该修正向量建立共模噪声滤波器,利用同步采集的三轴磁强计测量值对梯度计测量信号进行滤波,实现了梯度计不平衡度的修正。野外地面实验表明该方法将共模影响降低了2个量级。此外,由仿真实验可知,该方法对不平衡度的修正精度与环境磁场的均匀度呈正相关,鉴于高空环境的磁场均匀度大于地表环境,理论上在高空中的修正精度会更高。（4）DC-SQUID工作状态自动调控方法研究。航空磁测过程中,测量系统布置于飞行平台下方几十米的吊舱内由飞行平台拖拽着进行测量,操作人员无法触及。针对这一特殊的布置方式,本文研制了数字式DC-SQUID测控单元,以上位机为控制终端,RS485为通信总线,MSP430单片机为控制媒介,驱动A/D转换芯片、模拟开关、光电耦合器实现了DC-SQUID传感器工作状态的远程调控。基于该硬件平台,本文通过研究DC-SQUID最佳工作点自动设置算法实现了传感器工作参数的自动设置,不仅减少了操作人员的工作量,更为后续的基于无人机平台的全张量磁梯度测量系统的构建提供了技术积累。（5）高温超导全张量磁梯度测量系统样机室内静态性能参数测试与可行性验证方法研究。搭建了室内测试平台,制定了针对各项性能参数的测试方法,并通过实验获得了样机各测量通道的静噪水平、灵敏度、动态范围、带宽、摆率等性能水平;在此基础上,开展了磁异常体定位实验,利用测量系统对运动的钢丝钳产生的磁异常进行测量,通过单点定位算法反演异常体的运动轨迹,反演结果与实际运动轨迹相符,从而验证系统的有效性,为开展后续的动态性能参数测试与野外实验甚至是实用型样机的研制奠定了基础。
二、SQUID及在地球物理中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、SQUID及在地球物理中的应用（论文提纲范文）
（1）高温超导磁力仪噪声优化方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容和结构安排 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 结构安排 |
| 第2章 高温超导磁力仪原理及总体方案设计 |
| 2.1 高温超导磁力仪结构组成 |
| 2.2 高温DC-SQUID工作原理 |
| 2.2.1 高温DC-SQUID的 I_s-V特性曲线 |
| 2.2.2 高温DC-SQUID的 V-Φ_e特性曲线 |
| 2.2.3 直读式DC-SQUID零磁通锁定环测量原理 |
| 2.3 高温超导磁力仪噪声种类研究 |
| 2.3.1 热噪声 |
| 2.3.2 1/f噪声 |
| 2.3.3 散弹噪声 |
| 2.3.4 射频噪声 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 高温超导磁力仪探头低噪声技术研究 |
| 3.1 无磁液氮杜瓦设计 |
| 3.1.1 杜瓦材料选择 |
| 3.1.2 杜瓦结构设计 |
| 3.2 磁力仪探头支架设计 |
| 3.3 电磁屏蔽抗干扰设计 |
| 3.3.1 电磁屏蔽理论分析 |
| 3.3.2 电磁屏蔽盒结构设计 |
| 3.3.3 电磁屏蔽桶结构设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 高温超导磁力仪读出电路低噪声技术研究 |
| 4.1 高温DC-SQUID与前置放大器的阻抗匹配技术研究 |
| 4.1.1 前置放大电路设计 |
| 4.1.2 放大器输入噪声与集电极电流关系分析 |
| 4.1.3 放大器输入噪声与源电阻关系分析 |
| 4.2 差分直读式DC-SQUID零磁通锁定环电路设计 |
| 4.2.1 电源电路设计 |
| 4.2.2 积分电路设计 |
| 4.2.3 差分电路设计 |
| 4.2.4 反馈电路设计 |
| 4.3 高温超导磁力仪读出电路噪声测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 高温超导磁力仪室内与野外实验测试 |
| 5.1 室内测试环境及方案设计 |
| 5.1.1 测试环境 |
| 5.1.2 测试方案设计 |
| 5.2 高温超导磁力仪室内性能测试 |
| 5.2.1 静态噪声测试 |
| 5.2.2 灵敏度与测量范围测试 |
| 5.2.3 摆率测试 |
| 5.2.4 带宽测试 |
| 5.3 高温超导磁力仪野外实验测试 |
| 5.3.1 实验环境及方案 |
| 5.3.2 噪声测试 |
| 5.3.3 稳定性测试 |
| 5.3.4 高温超导磁力仪与地面TEM的联合实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）多旋翼无人机航磁多参量数据的自补偿方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 航磁补偿研究背景及意义 |
| 1.2 航磁补偿研究现状 |
| 1.2.1 国内外航磁补偿模型研究 |
| 1.2.2 国内外航磁补偿参数求解算法研究 |
| 1.3 航磁补偿主要存在问题 |
| 1.4 论文研究内容及研究路线 |
| 1.5 论文创新点 |
| 1.6 论文组织架构 |
| 第2章 航磁多参量数据测量技术 |
| 2.1 航磁测量简介 |
| 2.2 航磁测量系统 |
| 2.2.1 航磁飞行平台 |
| 2.2.2 航磁测量设备 |
| 2.3 航磁补偿系统 |
| 2.3.1 航磁补偿原理 |
| 2.3.2 航磁补偿设备 |
| 2.4 航磁数据处理 |
| 2.5 无人机航磁测量 |
| 2.6 航磁测量发展趋势 |
| 2.6.1 无人化探测系统 |
| 2.6.2 航磁全张量探测系统 |
| 2.6.3 无人化综合探测系统 |
| 2.6.4 无人化集群式综合探测系统 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 基于Tolles-Lawson模型的航磁总场综合自补偿研究 |
| 3.1 多旋翼无人机航磁系统组成 |
| 3.1.1 多旋翼无人机平台 |
| 3.1.2 航空磁力仪 |
| 3.1.3 雷达高度计 |
| 3.2 航磁系统误差研究 |
| 3.2.1 机电设备干扰 |
| 3.2.2 机动干扰 |
| 3.2.3 航磁传感器误差 |
| 3.3 综合误差补偿 |
| 3.4 航磁系统补偿测试 |
| 3.4.1 有人机航磁补偿测试 |
| 3.4.2 无人机航磁补偿测试 |
| 3.4.3 多旋翼无人机航磁补偿测试 |
| 3.5 航磁补偿误差及改进 |
| 3.5.1 补偿后误差分析 |
| 3.5.2 地磁场变化对补偿影响 |
| 3.5.3 卡尔曼滤波 |
| 3.5.4 基于卡尔曼滤波的补偿模型改进 |
| 3.6 无人机航磁系统测试 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 基于航磁水平梯度测量的自补偿研究 |
| 4.1 航磁梯度测量原理 |
| 4.2 航磁梯度补偿 |
| 4.2.1 航磁水平梯度误差来源 |
| 4.2.2 航磁水平梯度补偿 |
| 4.3 航磁水平梯度补偿测试 |
| 4.4 航磁梯度测量系统测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于自适应布谷鸟搜索航磁三分量自补偿研究 |
| 5.1 航磁测量系统中坐标转换 |
| 5.1.1 地理坐标系 |
| 5.1.2 载体坐标系 |
| 5.1.3 地理坐标转换到载体坐标 |
| 5.1.4 姿态转换误差 |
| 5.1.5 载体坐标转换到地理坐标 |
| 5.2 无人机载体干扰 |
| 5.3 综合补偿模型 |
| 5.4 自适应步长布谷鸟搜索算法 |
| 5.4.1 布谷鸟搜索算法 |
| 5.4.2 自适应步长布谷鸟搜索算法 |
| 5.4.3 补偿参数求解流程 |
| 5.5 补偿试验 |
| 5.5.1 姿态误差:地理坐标-载体坐标 |
| 5.5.2 姿态补偿:载体坐标-地理坐标 |
| 5.5.3 载体干扰补偿试验 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 基于高精度航磁补偿数据的地质找矿应用 |
| 6.1 工区概况 |
| 6.1.1 工区地质概况 |
| 6.1.2 区域地球物理特征 |
| 6.2 无人机航磁测量 |
| 6.2.1 任务设计 |
| 6.2.2 数据质量评价 |
| 6.3 航磁数据处理 |
| 6.3.1 航磁△T等值线图 |
| 6.3.2 航磁△T化极等值线图 |
| 6.4 航磁数据欧拉反演 |
| 6.4.1 欧拉反褶积 |
| 6.4.2 欧拉反演构造指数选取 |
| 6.4.3 工区航磁欧拉反演解 |
| 6.5 地质解释 |
| 6.5.1 工区断裂 |
| 6.5.2 工区岩浆岩 |
| 6.5.3 工区成矿带圈定 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 7.1 研究成果及结论 |
| 7.2 存在问题及进一步研究思路 |
| 文献参考 |
| 作者简介及在读期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（3）超导量子干涉仪磁传感器电路关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 超导量子干涉仪磁传感器简介 |
| 1.2 超导量子干涉仪磁传感器性能 |
| 1.3 超导量子干涉仪磁传感器应用 |
| 1.4 超导量子干涉仪磁传感器电路关键技术及研究现状 |
| 1.4.1 超导量子干涉电路分析技术 |
| 1.4.2 线性化读出电路设计技术 |
| 1.4.3 多通道传感器系统集成技术 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 第2章 超导量子干涉电路通用分析方法研究 |
| 2.1 超导量子干涉电路的网孔分析法 |
| 2.1.1 基本元件和变量 |
| 2.1.2 统一环路定理 |
| 2.1.3 网孔电流分析 |
| 2.1.4 统一动力学模型 |
| 2.2 应用示例 |
| 2.2.1 电路分析实例 |
| 2.2.2 仿真和实验结果 |
| 2.3 网孔分析法与结点分析法对比 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 超导量子干涉仪读出电路技术研究 |
| 3.1 基于运算放大原理的线性读出技术 |
| 3.1.1 基于超导量子干涉仪的运算放大器 |
| 3.1.2 特性分析 |
| 3.1.3 稳定性条件 |
| 3.2 高摆率读出技术 |
| 3.2.1 电路方案 |
| 3.2.2 测试结果 |
| 3.3 大量程读出技术 |
| 3.3.1 电路方案 |
| 3.3.2 测试结果 |
| 3.4 低噪声读出技术 |
| 3.4.1 电路方案 |
| 3.4.2 测试结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 超导量子干涉仪传感器集成技术研究 |
| 4.1 电磁兼容的一体化集成技术 |
| 4.1.1 一体化集成设计 |
| 4.1.2 多通道读出电路 |
| 4.1.3 性能测试 |
| 4.2 系统应用 |
| 4.2.1 在无屏蔽多通道心磁图仪系统中的应用 |
| 4.2.2 在航空超导全张量磁测量系统中的应用 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（5）用于原子磁力计的主动磁补偿系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 几种典型的磁力计 |
| 1.2.1 磁通门磁力计 |
| 1.2.2 质子进动磁力计 |
| 1.2.3 超导量子干涉仪 |
| 1.2.4 光泵磁力计 |
| 1.2.5 磁阻传感器 |
| 1.2.6 原子磁力计 |
| 1.3 磁场抑制方法 |
| 1.3.1 被动磁屏蔽 |
| 1.3.2 主动磁补偿 |
| 1.4 课题研究的现状与意义 |
| 1.5 论文行文安排 |
| 第2章 原子磁力计的基本原理 |
| 2.1 碱金属原子的能级结构 |
| 2.2 原子的光泵过程 |
| 2.3 原子的弛豫机制 |
| 2.3.1 自旋交换碰撞弛豫 |
| 2.3.2 自旋破坏碰撞弛豫 |
| 2.3.3 壁弛豫 |
| 2.3.4 磁场梯度弛豫 |
| 2.4 原子磁力计的理论描述 |
| 2.4.1 原子磁力计的理论模型 |
| 2.4.2 非线性磁光旋转效应 |
| 2.4.3 原子磁力计的响应曲线 |
| 2.4.4 原子磁力计的灵敏度 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 主动磁补偿系统的研制 |
| 3.1 主动磁补偿系统的整体方案设计 |
| 3.2 补偿线圈的设计与制作 |
| 3.2.1 磁场的理论计算 |
| 3.2.2 圆形亥姆霍兹线圈的设计 |
| 3.2.3 方形亥姆霍兹线圈的设计 |
| 3.2.4 梯度线圈的设计 |
| 3.2.5 补偿线圈的制作 |
| 3.3 测磁单元的设计与制作 |
| 3.3.1 重置电路 |
| 3.3.2 差分放大电路 |
| 3.3.3 低通滤波电路 |
| 3.3.4 磁场数据采集的流程 |
| 3.3.5 测磁单元的优化 |
| 3.3.6 测磁单元的标定与噪声评估 |
| 3.4 电流源电路 |
| 3.4.1 电流源的设计与制作 |
| 3.4.2 电流源参数的标定与测量 |
| 3.5 无磁旋转系统 |
| 3.5.1 无磁旋转系统的制作 |
| 3.5.2 无磁旋转系统参数的优化 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 主动磁补偿的算法与实现 |
| 4.1 补偿算法的基本原理 |
| 4.1.1 补偿算法的基本流程 |
| 4.1.2 补偿电流的计算 |
| 4.2 磁补偿的程序设计 |
| 4.3 磁场补偿与信号提取 |
| 4.4 磁场梯度的补偿 |
| 4.5 多种干扰磁场的补偿 |
| 4.5.1 旋转磁场的补偿 |
| 4.5.2 高频磁场的补偿 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 Bell-Bloom型原子磁力计的研制 |
| 5.1 原子磁力计的整体方案设计 |
| 5.2 原子磁力计装置的研制 |
| 5.2.1 加热系统的设计与制作 |
| 5.2.2 光路系统的搭建 |
| 5.2.3 信号探测系统的设计与实现 |
| 5.2.4 脉冲电路的设计与制作 |
| 5.3 原子磁力计的响应曲线 |
| 5.4 原子磁力计参数的优化与测试 |
| 5.4.1 温度的优化 |
| 5.4.2 泵浦光的优化 |
| 5.4.3 探测光的优化 |
| 5.4.4 占空比的优化 |
| 5.5 原子磁力计灵敏度的测试 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 文中相关的物理常量 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）基于直流超导量子干涉仪的水下铁磁性目标探测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.1.1 课题的研究背景 |
| 1.1.2 课题的研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水下铁磁性目标探测的国内外研究现状 |
| 1.2.2 SQUID的国内外研究现状 |
| 1.3 本文的主要工作和内容安排 |
| 第二章 基于磁梯度张量的潜艇反演定位算法 |
| 2.1 潜艇周围磁梯度张量的分析与研究 |
| 2.1.1 磁梯度张量概述 |
| 2.1.2 基于COMSOL仿真的潜艇周围磁梯度张量分析 |
| 2.2 基于磁偶极子模型的单点反演定位算法 |
| 2.2.1 磁偶极子模型 |
| 2.2.2 基于磁偶极子模型的单点反演定位算法 |
| 2.2.3 单点反演定位算法仿真验证 |
| 2.3 总结 |
| 第三章 DC-SQUID磁异常信号检测原理 |
| 3.1 超导量子干涉效应的探测原理简介 |
| 3.1.1 约瑟夫森效应 |
| 3.1.2 磁通量子化现象 |
| 3.2 DC-SQUID工作原理 |
| 3.3 DC-SQUID等效电路 |
| 3.4 基于PSPICE的DC-SQUID仿真分析 |
| 3.4.1 DC-SQUID仿真模型建立 |
| 3.4.2 偏置电流大小对DC-SQUID的影响 |
| 3.4.3 结电阻大小对DC-SQUID的影响 |
| 3.4.4 约瑟夫森结临界电流不对称性对DC-SQUID的影响 |
| 3.5 总结 |
| 第四章 DC-SQUID读出电路设计 |
| 4.1 基于磁通锁定环的读出电路基本原理 |
| 4.2 SQUID读出电路数学模型分析 |
| 4.3 实际DC-SQUID读出电路设计 |
| 4.3.1 读出电路结构确定 |
| 4.3.2 电源模块 |
| 4.3.3 前置放大器模块 |
| 4.3.4 积分器模块 |
| 4.3.5 末级放大器模块 |
| 4.3.6 DC-SQUID读出电路实物 |
| 4.4 实验室环境下的读出电路测试 |
| 4.5 总结 |
| 第五章 基于DC-SQUID的磁异常探测系统的外场试验 |
| 5.1 磁异常探测系统的组成 |
| 5.1.1 DC-SQUID磁强计 |
| 5.1.2 液氦冷却环境 |
| 5.1.3 实际的读出电路 |
| 5.1.4 数据采集与记录 |
| 5.2 基于外场试验方案的COMSOL仿真 |
| 5.3 实际外场试验及其结果分析 |
| 5.4 总结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文的主要工作与成果 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（7）时域电磁感应—极化分离方法与低温超导测量系统研制（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 磁源TEM感应-极化的理论发展 |
| 1.2.2 基于感应线圈的TEM系统 |
| 1.2.3 基于超导传感器的TEM系统 |
| 1.3 研究目的与意义 |
| 1.4 论文研究思路及主要研究内容 |
| 1.5 论文的结构安排 |
| 第2章 磁源TEM感应-极化测量原理 |
| 2.1 激发极化效应 |
| 2.2 时间域电磁法工作原理 |
| 2.2.1 直流电阻率法 |
| 2.2.2 激发极化法 |
| 2.2.3 电性源TEM |
| 2.2.4 磁源TEM |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 频域有限差分方法和数值模拟 |
| 3.1 控制方程 |
| 3.2 频域有限差分的离散形式 |
| 3.2.1 空间的离散 |
| 3.2.2 非均匀网格剖分 |
| 3.2.3 控制方程的差分离散 |
| 3.3 控制方程的求解 |
| 3.4 数值模拟结果验证 |
| 3.4.1 频率域均匀半空间模型数值模拟 |
| 3.4.2 时间域均匀半空间模型数值模拟 |
| 3.4.3 频率域三维异常体模型的数值模拟 |
| 3.4.4 时间域层状大地模型的数值模拟 |
| 3.4.5 时间域三维异常体模型的数值模拟 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于负值拟合补偿法的感应-极化信号分离 |
| 4.1 经典Debye模型理论分析 |
| 4.2 灯丝模型电路仿真 |
| 4.3 感应-极化电磁响应特征分析 |
| 4.4 负值拟合补偿法研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 实测数据中的非极化效应识别与系统参数设计 |
| 5.1 双异常体的电磁响应特征分析 |
| 5.2 发射电流上升沿引起的反号现象 |
| 5.3 抗混叠滤波器引起的反号现象 |
| 5.4 不同场量传感器对极化信号的影响 |
| 5.5 对数抽道方法对感应-极化信号的影响 |
| 5.6 系统设计需求分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 基于SQUID的感应-极化效应测量系统研制 |
| 6.1 脉宽可变自由沿发射机 |
| 6.2 低温超导传感器 |
| 6.3 信号调理电路设计 |
| 6.4 低噪声大动态范围接收机研制 |
| 6.4.1 硬件电路的实现 |
| 6.4.2 电磁兼容设计 |
| 6.4.3 接收机程序设计 |
| 6.5 系统测试 |
| 6.5.1 横沙岛测区电阻率模型数值模拟 |
| 6.5.2 实验装置 |
| 6.5.3 实验结果分析 |
| 6.6 系统抗干扰测试 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 磁源TEM感应-极化实测数据分析 |
| 7.1 内蒙古桃合木极化区实验 |
| 7.1.1 实验区地质信息 |
| 7.1.2 实测曲线分析 |
| 7.2 负值拟合补偿法的应用与验证 |
| 7.2.1 实测感应-极化信号的分离 |
| 7.2.2 基于异常环的方法验证 |
| 7.3 本章小结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 全文总结 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 存在的问题及展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（8）基于粒子群算法的超导瞬变电磁极化效应多参数提取（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 超导瞬变电磁法研究现状 |
| 1.2.2 极化响应研究现状 |
| 1.2.3 地形校正研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容和结构安排 |
| 第2章 基于SQUID的磁性源瞬变电磁方法 |
| 2.1 SQUID-TEM测量的基本原理 |
| 2.2 SQUID-TEM测量系统简介 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 基于Cole-Cole模型的电磁-极化响应数值模拟 |
| 3.1 Cole-Cole模型的引入 |
| 3.2 负阶跃波形下的电磁-极化中心磁场响应计算 |
| 3.2.1 均匀半空间圆形回线中心磁场频率域表达式的推导 |
| 3.2.2 频时之间的转换关系 |
| 3.2.3 余弦变换数值滤波算法 |
| 3.3 任意波形的电磁-极化响应的计算 |
| 3.4 均匀极化半空间中的瞬变电磁响应的特征分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于粒子群算法的极化参数提取 |
| 4.1 基本粒子群算法简介 |
| 4.2 极化参数提取的方法 |
| 4.2.1 极化参数提取问题的建模 |
| 4.2.2 理论模型中的极化参数提取流程 |
| 4.3 理论模型的极化参数提取 |
| 4.3.1 单参数提取 |
| 4.3.2 多参数提取 |
| 4.4 含噪理论数据的极化参数提取 |
| 4.4.1 含噪理论数据 |
| 4.4.2 基于线性权重的优化粒子群算法 |
| 4.4.3 极化参数提取的对比结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于异常环的SQUID-TEM系统的地形校正方法 |
| 5.1 基于异常环的中心磁场响应数值计算 |
| 5.2 基于异常环的地形校正方法 |
| 5.2.1 地形校正原理 |
| 5.2.2 地形校正仿真模型 |
| 5.3 地形校正野外实验及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 粒子群算法在实测数据中的应用 |
| 6.1 野外实测数据预处理 |
| 6.2 异常环模型的极化参数提取 |
| 6.2.1 实验环境与测量装置 |
| 6.2.2 实测数据的极化参数提取 |
| 6.3 内蒙古野外实验 |
| 6.3.1 实验环境与测量装置 |
| 6.3.2 实测数据的地形校正 |
| 6.3.3 实测数据的极化参数提取 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 后续的工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（9）面向航空重磁测量的位场转换方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 位场解析延拓 |
| 1.2.2 位场导数计算 |
| 1.2.3 磁异常化极 |
| 1.2.4 曲面位场转换 |
| 1.2.5 多参量联合位场转换 |
| 1.2.6 关于位场转换其他方面 |
| 1.2.7 研究现状总结 |
| 1.3 论文的研究内容及主要贡献 |
| 1.3.1 论文的主要研究内容与组织结构 |
| 1.3.2 论文的主要贡献和创新点 |
| 第二章 平面位场转换理论 |
| 2.1 重磁异常关系 |
| 2.2 位场解析延拓 |
| 2.3 位场导数计算与积分 |
| 2.4 磁异常分量转换与化极 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 位场转换的矩阵乘积理论 |
| 3.1 傅里叶变换及其离散 |
| 3.2 离散傅里叶变换的矩阵表达 |
| 3.3 基于矩阵乘积的位场转换 |
| 3.3.1 剖面位场转换 |
| 3.3.2 网格位场转换 |
| 3.3.3 位场转换中的离散频率 |
| 3.3.4 空间域和频率域表述相统一的位场转换 |
| 3.3.5 空间域和频率域位场转换关系 |
| 3.4 位场转换验证 |
| 3.4.1 位场解析延拓 |
| 3.4.2 位场导数计算 |
| 3.4.3 磁异常分量转换 |
| 3.4.4 化极与磁源重力异常计算 |
| 3.4.5 位场转换误差 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 位场转换的正则化方法 |
| 4.1 不稳定位场转换分析 |
| 4.2 不稳定位场转换的反问题 |
| 4.3 位场转换的正则化方法 |
| 4.3.1 剖面位场转换的阻尼最小二乘法 |
| 4.3.2 网格位场转换的阻尼最小二乘法 |
| 4.3.3 剖面位场转换的最小曲率方法 |
| 4.3.4 网格位场转换的最小曲率方法 |
| 4.4 正则化参数确定 |
| 4.5 不稳定位场转换试验 |
| 4.5.1 剖面重力下延 |
| 4.5.2 网格磁异常向下延拓 |
| 4.5.3 网格磁异常垂向一阶导数计算 |
| 4.5.4 网格磁异常低磁纬度化极 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 多参量联合位场转换方法 |
| 5.1 多参量位场转换框架 |
| 5.2 广义二维希尔伯特变换 |
| 5.3 标量磁异常梯度转换磁梯度张量 |
| 5.3.1 航磁三轴梯度转换磁梯度张量 |
| 5.3.2 理论模型转换验证 |
| 5.3.3 实际资料转换应用 |
| 5.4 航空重力梯度测量转换方法 |
| 5.4.1 重力梯度张量转换处理 |
| 5.4.2 FALCON?系统重力梯度转换 |
| 5.4.3 理论模型转换验证 |
| 5.4.4 实际资料转换应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 位场转换中假值填充与扩边方法 |
| 6.1 假值填充与扩边的等效位场反演 |
| 6.2 傅里叶域网格位场空白填充与扩边方法 |
| 6.3 实际资料位场处理 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 论文总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（10）高温超导全张量磁梯度测量技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 国外研究现状 |
| 1.2.1 基于磁通门磁力仪的全张量磁梯度测量系统 |
| 1.2.2 基于SQUID器件的全张量磁梯度测量系统 |
| 1.3 国内发展现状 |
| 1.3.1 基于磁通门磁力仪的全张量磁梯度测量系统 |
| 1.3.2 基于SQUID器件的全张量磁梯度测量系统 |
| 1.3.3 本文研究目的及意义 |
| 1.4 本文主要研究内容与结构安排 |
| 1.4.1 本文主要研究内容 |
| 1.4.2 本文结构安排 |
| 第2章 高温超导全张量磁梯度测量模型研究与系统设计 |
| 2.1 磁梯度张量及其应用概述 |
| 2.1.1 磁梯度张量简介 |
| 2.1.2 磁梯度张量的应用 |
| 2.2 DC-SQUID平面梯度计与磁强计概述 |
| 2.2.1 SQUID性能及分类 |
| 2.2.2 DC-SQUID工作机理 |
| 2.2.3 高温DC-SQUID平面梯度计与磁强计简介 |
| 2.3 航空超导全张量磁梯度测量模型研究 |
| 2.3.1 磁梯度张量测量探头典型构型分析 |
| 2.3.2 磁梯度张量动态测量模型建立 |
| 2.4 航空超导全张量磁梯度测量系统设计 |
| 2.4.1 系统总体设计 |
| 2.4.2 探头单元设计 |
| 2.4.3 DC-SQUID测控单元设计 |
| 2.4.4 多通道同步数据采集单元设计 |
| 2.4.5 惯导单元选型 |
| 2.4.6 上位机设计 |
| 2.4.7 系统研制关键技术概述 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 高温超导磁梯度张量测量探头几何结构最优化研究 |
| 3.1 张量探头结构优化的意义 |
| 3.2 磁梯度张量的分辨率与探头结构参数的相关性研究 |
| 3.2.1 DC-SQUID平面磁梯度计的梯度分辨率介绍 |
| 3.2.2 五个独立分量的分辨率推导 |
| 3.2.3 五个独立分量的相对分辨率分析 |
| 3.3 张量探头结构优化 |
| 3.3.1 探头结构优化的目标函数 |
| 3.3.2 张量探头优化 |
| 3.3.3 张量探头优化效果 |
| 3.4 探头工艺误差分析 |
| 3.4.1 探头工艺误差分类 |
| 3.4.2 探头工艺误差对测量精度的影响分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 高温DC-SQUID平面磁梯度计不平衡度修正技术研究 |
| 4.1 DC-SQUID平面梯度计不平衡度分析 |
| 4.1.1 平面梯度计不平衡度修正的必要性及修正方法 |
| 4.1.2 亥姆霍兹线圈修正方案的局限性 |
| 4.2 基于RLS算法的梯度计不平衡度修正方法研究 |
| 4.2.1 自适应拟合算法进行梯度计不平衡度修正的可行性分析 |
| 4.2.2 基于RLS算法的梯度计不平衡度修正模型建立 |
| 4.3 仿真实验验证 |
| 4.3.1 方案设计 |
| 4.3.2 RLS拟合算法仿真 |
| 4.3.3 不同环境条件对RLS拟合算法的影响 |
| 4.3.4 仿真小结 |
| 4.4 实验验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 DC-SQUID工作状态自动调控方法研究 |
| 5.1 DC-SQUID调控单元功能分析 |
| 5.1.1 DC-SQUID传感器及测控单元 |
| 5.1.2 模拟式DC-SQUID测控单元在航磁测量中的局限性 |
| 5.2 DC-SQUID最佳工作点自动设置方法研究 |
| 5.2.1 总体设计 |
| 5.2.2 数字式DC-SQUID调控单元设计 |
| 5.2.3 DC-SQUID最佳工作点自动设置算法研究 |
| 5.2.4 最佳工作点自动设置结果分析 |
| 5.3 DC-SQUID传感器复位后测量数据修正技术研究 |
| 5.3.1 磁强计失锁后测量数据修正模型建立 |
| 5.3.2 梯度计失锁后测量数据修正模型建立 |
| 5.3.3 本节小结 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 高温超导全张量测量系统测试 |
| 6.1 室内测试平台搭建 |
| 6.1.1 室内测试环境建立 |
| 6.1.2 测试平台搭建 |
| 6.2 磁梯度张量测量系统各测量通道性能参数测试 |
| 6.2.1 测试前准备工作 |
| 6.2.2 静噪水平测试 |
| 6.2.3 灵敏度与测量范围测试 |
| 6.2.4 带宽测试 |
| 6.2.5 摆率测试 |
| 6.3 磁梯度张量测量系统有效性验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 主要研究工作及成果 |
| 7.2 论文的创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、SQUID及在地球物理中的应用（论文参考文献）
- [1]高温超导磁力仪噪声优化方法研究[D]. 龚信文. 吉林大学, 2021(01)
- [2]多旋翼无人机航磁多参量数据的自补偿方法研究[D]. 乔中坤. 吉林大学, 2021(01)
- [3]超导量子干涉仪磁传感器电路关键技术研究[D]. 王永良. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [4]中国超导电子学研究及应用进展[J]. 李春光,王佳,吴云,王旭,孙亮,董慧,高波,李浩,尤立星,林志荣,任洁,李婧,张文,贺青,王轶文,韦联福,孙汉聪,王华兵,李劲劲,屈继峰. 物理学报, 2021(01)
- [5]用于原子磁力计的主动磁补偿系统的研究[D]. 肖康达. 中国科学院大学(中国科学院精密测量科学与技术创新研究院), 2020(01)
- [6]基于直流超导量子干涉仪的水下铁磁性目标探测技术研究[D]. 谭亦秋. 国防科技大学, 2020(02)
- [7]时域电磁感应—极化分离方法与低温超导测量系统研制[D]. 杜尚宇. 吉林大学, 2019(10)
- [8]基于粒子群算法的超导瞬变电磁极化效应多参数提取[D]. 赵艺. 吉林大学, 2019(12)
- [9]面向航空重磁测量的位场转换方法研究[D]. 骆遥. 国防科技大学, 2017(02)
- [10]高温超导全张量磁梯度测量技术研究[D]. 申茂冬. 吉林大学, 2017(09)