专利摘要
本发明公开一种三轴矢量原子磁力仪空间位置的标定方法，应用于磁探测技术领域，为了解决矢量磁力仪的输出误差问题和安装结构的结构误差补偿问题，本发明提供的标定方法，采用一个磁力仪分别收集三个方向上的磁场信号，为矢量磁场探测提供足够多的参考量，用于空间磁场信息计算，再通过消除空间位置的误差，完成标定，以实现高分辨率的探测。
权利要求
1.一种三轴矢量原子磁力仪空间位置的标定方法，其特征在于，包括：
S1、采用一个磁力仪分别收集三个位置上的磁场信号，获得磁场全张量；
S2、利用磁场全张量，计算目标探测点的位置；
S3、计算实际位置与步骤S2计算得到的位置的误差，并带入补偿系数，使误差为零。
2.根据权利要求1所述的一种三轴矢量原子磁力仪空间位置的标定方法，其特征在于，步骤S1具体为：
S11、根据磁力仪安装结构中磁力仪的任意三个位置，记磁力仪在x,y,z轴上的三个位置与坐标轴圆心距离分别为l
S12、将三个坐标轴位置两两连线，以三条连线为轴，建立新的坐标系；
S13、将x,y,z轴上的梯度投影到步骤S12得到的三条连线所在轴；
S14、建立投影到三条连线所在轴的梯度与投影到三条连线所在轴的信号标量的对应关系；
S15、根据步骤S14的对应关系，通过改变l
3.根据权利要求2所述的一种三轴矢量原子磁力仪空间位置的标定方法，其特征在于，所述磁场的张量表达式为：
其中，G是磁场全张量，
4.根据权利要求1所述的一种三轴矢量原子磁力仪空间位置的标定方法，其特征在于，所述步骤S2利用磁场全张量，根据GR＝-3B计算目标探测点的位置；B是输出磁场信息，R是目标探测点的位置，G是磁场全张量。
5.根据权利要求1所述的一种三轴矢量原子磁力仪空间位置的标定方法，其特征在于，步骤S3误差表达式为：
其中，Δl
6.根据权利要求5所述的一种三轴矢量原子磁力仪空间位置的标定方法，其特征在于，步骤S3还包括计算补偿系数，具体为：将经步骤S1得到的测量数据带入步骤S3误差表达式，计算得到补偿系数，从而实现标定。
说明书
技术领域
本发明属于磁探测技术领域，特别涉及一种基于三轴矢量磁力仪的空间位置的标定技术。
背景技术
磁场传感技术发展至今，磁场探测技术渐渐从标量、标量梯度、矢量梯度这个方向上发展。基于矢量梯度的全张量磁探测技术，通过测量地磁场三个矢量分量在三个方向上的梯度磁场，构建包含九个矢量梯度场的全张量信息，相比标量梯度探测获得更加丰富的磁异常信息，从而大幅提升探测效率，代表了新一代磁探测技术的发展方向。
矢量磁力仪的探测应用在诸多领域，且都需要极高的分辨率和精度，一般利用三轴矢量磁力仪进行矢量磁场探测或者两个矢量磁力仪进行矢量磁场梯度的探测，且三轴磁力仪一般代指通过一个矢量磁力仪分别测量三个方向上磁场强度的磁力仪，或是利用三个标量磁力仪进行三个垂直方向上的磁场测量。但是由于工艺和硬件本身的校正工艺发展上，磁探头的安装存在角度或者距离误差，标量探测会因此产生三个方向上的误差，进行汇总的时候，因为磁探头的安装距离产生的梯度误差，也会增加整体探测误差。
发明内容
为解决矢量磁力仪的输出误差问题和安装结构的结构误差补偿问题，本发明提出一种三轴矢量原子磁力仪空间位置的标定方法，利用磁场全张量信息进行输出整合。
本发明采用的技术方案为：一种三轴矢量原子磁力仪空间位置的标定方法，包括：
S1、采用一个磁力仪分别收集三个位置上的磁场信号，获得磁场全张量；
S2、利用磁场全张量，计算目标探测点的位置；
S3、计算实际位置与步骤S2计算得到的位置的误差，并带入补偿系数，使误差为零；
S4、通过带入测量数据，计算得到补偿系数，从而实现标定。
所述步骤S2利用磁场全张量，根据GR＝-3B计算目标探测点的位置；B是输出磁场信息，R是目标探测点的位置，G是磁场全张量。
步骤S3所述误差表达式为：
步骤S3所述带入补偿系数，使误差为零，计算式为：
本发明的有益效果：本发明的方法分别在三个方向上固定矢量原子磁力仪，将矢量磁力仪在每个位置处测量后的三轴磁场数据反馈，利用固定位置的磁力仪探测信号对磁场信息进行计算，再用非固定位置的磁力仪探测信号对磁力仪进行空间位置的误差补偿，实现标定；本发明的方法具备以下优点：
(1)本发明提供三轴矢量原子磁力仪的安装结构，由于采用了磁场全张量信息计算的方法，对任意目标探测点的磁场信息能够精确测量，能有效提高目标探测点的磁场的测量精度；
(2)本发明提供三轴矢量原子磁力仪的空间位置误差补偿方法，由于对矢量磁力仪进行了结构上的标定，能有效提高目标探测点的磁场的测量精度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的三轴矢量磁力仪的安装结构的示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明的技术内容，下面结合附图1对本发明内容进一步阐释。
本发明的标定方法包括，获取三轴磁场张量，根据磁场张量计算矢量磁场量，对矢量磁力仪的空间位置误差补偿三个步骤。以下对这三个步骤进行详细阐述：
步骤一：获取三轴磁场张量：确定三轴坐标系，根据磁力仪安装结构中磁力仪的任意三个位置，调整磁力仪使其在三个坐标轴位置与坐标轴圆心距离分别为l1、l2、l3，对三个位置上的磁力仪采集的信号整合，获取磁场全张量；
三个位置的磁力仪分别输出的三轴矢量信号 分别表示磁力仪安装结构中磁力仪的任意三个位置中的第一个位置对应的xyz三轴上的标量信号，相应的 分别表示表示磁力仪安装结构中磁力仪的任意三个位置中的第二个位置对应的xyz三轴上的标量信号， 表示磁力仪安装结构中磁力仪的任意三个位置中的第三个位置对应的xyz三轴上的标量信号。
如图1所示，两个位置的磁力仪的直线距离分别为 将x,y,z轴上的梯度投影到l12，l23，l13上，建立方程：
其中，ΔB12表示投影到l12轴的标量信号，ΔB23表示投影到l23轴的标量信号，ΔB13表示投影到l13轴的标量信号， 是投影在l12轴上x方向的梯度， 是投影在l12轴上y方向的梯度， 是投影在l12轴上z方向的梯度；其中 是投影在l23轴上x方向的梯度， 是投影在l23轴上y方向的梯度， 是投影在l23轴上z方向的梯度；其中 是投影在l13轴上x方向的梯度， 是投影在l13轴上y方向的梯度， 是投影在l13轴上z方向的梯度。由几何关系，易知 因为与投影方向垂直为零。
以l12为例，可改变l1和l2的距离，从而改变l12，多次改变距离后，联立 对应的关系式，建立方程组；
求解上列方程组，获得
重复以上步骤改变另外两个轴的长度，获得 以及 的值。则获得该磁场的张量
步骤二：根据磁场张量计算矢量磁场量，具体的：根据GR＝-3B计算目标探测点的磁场信息；B是输出磁场信息，R是目标探测点的位置，G是磁场全张量；
任意设置探头的探测点为附图所示中的O点，则根据三个矢量磁力仪的测量矢量数据和磁场张量，计算出O点的磁场，作为探测点磁场信息。
步骤三：对矢量磁力仪的空间位置误差补偿
根据磁场张量，三个磁力仪的输出位置分别为：
由于存在空间位置误差等结构性误差，实际位置与计算得到的位置有一定的误差，误差为：
其中Δl1、Δl2、Δl3是实际摆放的位置和根据三个位置测得的矢量磁场信息推算出来的位置的差值，kmn(m,n＝1,2,3)是空间位置的补偿系数。
改变磁力计的空间位置，采集不同位置的矢量磁场信息，用以求解空间位置的补偿系数。要使误差为零，则位置关系的与补偿系数的关系如下式所示：
其中，j＝1、2、3……M j是样本序号，j＝1、2、3……M，通过带入步骤一获得的测量数据求解上述方程，获得补偿系数。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
一种三轴矢量原子磁力仪空间位置的标定方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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