航空磁力仪解决方案

地球本身就是一个巨大的磁体，在地球表面会呈现缓慢梯度变化， 同时，地球表面不同磁场特性的物质，如岩石、矿体、人造设备等也 会导致地磁场的剧烈变化，通过对一个区域的磁异常变化检测和描述， 可以有针对性的实现物质探测和目标寻找等目的。 2.2 总体方案设计 数采内置 GPS，数据 传输接口，实时传输 设备重量 3000g 传感器间距 50cm 本系统采用航磁测量系统作为系统核心，对航磁探测所需各项数据进行 采集和汇总，同时通过飞行中不断采集所得数据。测量系统包含以下模 块：数据收录采集模块，三分量数据测量模块，GPS 模块。 测量模式下分为三个步骤：准备阶段、测量阶段、结果处理阶段。 (一) 准备阶段 搭建地磁日变观测站；将航磁系统连接测试，保证系统正常运行； 开启磁力仪，飞机起飞前开始采集； (二) 测量阶段 实时观测飞机运行轨迹，保证飞机按测线规划飞行； 7 观测地磁日变情况，当连续出现变化时，应密切注意其变化； (三) 结果处理阶段 结果处理方面主要利用已有数据对野外实测数据进行数据导出与 编辑、坏点剔除、测线切割与合并、噪声压制、网格化、异常分离与 增强等处理。 2.3 硬件系统设计 MAG-DN20G4 无人阵列式航磁测量系统组成部分： 1、搭载平台：电动四旋翼无人机 航磁改装版（含航磁稳定套件， 安装套件，北斗高精度定位模块） 2、航磁部分：阵列式航磁测量系统 （含磁探头五套，数据采集 器，实时数据传输） 3、地磁基站：高精度Overhauser磁力仪 4、高度计：雷达高度计 2.3.1 航磁部分 航磁测量系统 工作参数 电源 18 V; 1,5 Ah锂离子可充电电池（工作90 分钟） 工作温度 -20?C to 50?C 工作重量（调查工具包） 3000 g 总体功耗 10 W 数据记录器 8 传感器输入 内部模拟 用户界面 启动/停止按钮；Web界面 调查模式 起飞前开始，着陆后停止 采样率 200 Hz 内部存储器 8GB，适合120 小时不间断记录 磁通门参数 大环境场 ?75,000 nT 规定的测量范围 ?75,000 nT 分辨率 10000nT/m ● 采样率：3-3600 秒 ● 温飘：0.0025nT/℃（环境温度为 0 到-40℃）；0.0018nT/?C（环境温度为 0 到 55?C） ● 工作温度：-40℃-- 55℃ ● 存储 32M 字节： 对流动观测有 1,465,623 个读数 对基站有 5,373,951 个读数 ● 尺寸及重量：主机 223?69?240mm，重 2.1Kg 探头 175mm(长)?75mm（直径），重 1.0Kg ● 工作模式： 流动站：根据配置选项可实现单点采样或连续采样（配置步行模式时） 基站：每 3－3600 秒自动存储一次观测值、时间、日期和信号质量 ● 输入与输出： RS232 接口数字输出或应用 6 针防水插头（选项）作模拟输出 标准配置 GSM－19 主机，GEMLinkw 软件，内部可充电电池，充电器，探头和电缆以及探头 支杆，RS232 电缆，运输箱，中文操作手册。 13 2.4 旋翼无人机改装方案 改装和安装方案，测量飞机机身磁场分布情况以及转向差，结合 飞机结构和重心设计，选择探头安装位置及探杆长度。此过程需要进 行一次严谨的试验，并且根据试验数据实施论证。 为了使得飞机的气动外形尽可能不受影响，同时保证高精度的航 磁测量，传感器的连接线从探杆内穿过至采集器。 在探杆中心处固定一个采集器，尺寸小重量轻，对飞行的气动影 响小，因此直接固定在探杆上即可。传感器的数据线同样从探杆内部 进入机身内部任务载荷舱中。辅助配件部分额外使用安装套件固定。 常用的改装方案示意如下图： 14 2.5 实际测试案例 案例 1：江西某矿 江西某地地形条件复杂，落差大，本次野外工作使用 DN20-G4无 人机 、MagDrone R3航空磁力仪进行仿地飞行，全区比例尺选择1:1 万，测线间距0.1 km，控制线间距为 1km，构成测网0.1?1 km，精度 达到2.5nt。东区飞行高度150米；西区飞行高度150米，两个工区共分 为18个小工区，共设9处起飞点，飞行有效架次 43次，共计完成10km 2。 遵循主测线方向应垂直或基本垂直于测区内主要地质构造走向这 一原则，本测区确定测线方向东西向，控制线方向南北向。从全区实 际测量结果看，磁场信息丰富，磁异常细节反映完整清晰，磁场空间 分布规律性强，表明测网布置合理，取得了预期测量效果。测区高低 磁异常分界明显，具体表现为：南北向的磁异常分界线将整、】低值20nT）， 右侧整体表现高磁异常（高值120nT），符合该地区地质情况。 对比下图，西部工区的地质资料和本次航磁异常化极后资料：岩性分 界线与航磁分界线对应吻合程度很高。地质资料显示左侧为花岗岩体， 右侧为侏罗系各时期的喷出岩。磁性表现工区西侧花岗岩为低磁，右侧 侏罗纪喷出岩为相对高磁异常体。花岗岩与侏罗系多时期岩层接触，其 形成时期晚于侏罗系岩层形成，为燕山阶段火山运动形成。 15 西区地质图（红色边框为工区范围）与航磁化极异常对比 案例 2：安徽某矿 安徽某地地形条件较为平缓，本次野外工作使用 DN20-G4 无人机 、 MagDrone R3 航空磁力仪进行仿地飞行，全区比例尺选择 1:2 万，测线 间距 0.2 km，控制线间距为 1km，构成测网 0.2?1 km，精度达到 2.5nt。 仿地飞行高度 100 米，共设 12 个起降点，完成总工作量 118 有效测线 公里，共计完成 22.6km 2。 遵循主测线方向应垂直或基本垂直于测区内主要地质构造走向这一 原则，本测区确定测线方向 145?或 325?，控制线方向：55?或 235?。 从全区实际测量结果看，磁场信息丰富，磁异常细节反映完整清晰，磁 16 场空间分布规律性强，表明测网布置合理，取得了预期测量效果。对比 先前有人机 1:50 万航磁数据，本次无人机航磁数据整体形态完全吻合， 验证了无人机航磁数据的可靠性。此外，本次无人机航磁并细化描述了 浅部异常，为本区地质找矿、地质构造研究提供可靠物探资料。 1:50 万航磁DT 等值线图 17 1:2 万磁异常图 其余案例：广西某镍钴多金属矿航磁作业即将接近尾声，取得 的初步成果得到了业务的好评，正在接洽接下来的合作事宜。