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1.1.1   DLS-DC地磁仪

1.1.1.1       磁通门探头原理

磁通门传感器由磁芯、激励线圈及感应线圈组成。环形磁芯是在微弱磁性合金骨架上缠绕高导磁系数的坡莫合金薄带，经高温退磁处理后形成的。激励线圈直接缠绕在环形骨架上，感应线圈缠绕在低温度系数的特种陶瓷骨架上，结构如图 7所示：

图7 磁通门探头原理示意图

在激励信号I（t）的作用下，根据法拉第电磁感应原理，感应线圈的输出为

式中：N为感应线圈匝数；Æ（t）为通过感应线圈的磁通；单位是麦克斯韦尔。

磁芯在f=2.5KHz的交变磁场的激励下周期地出现磁化、饱和、反磁化和反向饱和的状态，磁芯的导磁系数亦周期地发生变化。若环形磁芯左右半环*对称，当外磁场为0时，激励电流在环形闭合磁路左右两半环产生的磁通量*相等，因而在感应线圈中产生的感应电压互相抵消而无输出。当轴向磁场不为0时，左右半环的磁通量不相等，则在输出端产生感应电压。感应电压的频率二倍于激励频率，幅度正比于轴向外磁场的大小。

1.1.1.2        磁通门磁力仪调理部分

拟信号处理电路主要由放大、鉴相和低通滤波等电路构成，完成对探头输出信号的模拟变换处理功能。同时，模拟电路中还包括探头激励电路和磁场补偿电流源电路，其原理框图如图8所示。

晶体振荡电路产生5MHz方波信号，2000分频后经探头激励驱动电路，形成2.5KHz的激励信号。探头传感器在交变信号的激励下，根据磁通门传感器原理，产生输出包含地磁场变化信息的激励信号的二次谐波。放大后与晶体振荡的1000分频（5KHz）信号鉴相，经滤波处理，形成正比于对应磁场分向的准直流电压信号，输入至A/D转换电路。该直流电压信号经反馈电路反馈至探头的感应线圈，产生与外磁场相反的磁场，构成负反馈系统，使传感器工作在零磁场附近。在CPU首先读取地磁H和Z分量总量值之后，计算D/A转换所需要的代码，然后控制D/A转换电路产生与地磁场大小zui接近的补偿电路，经反馈电路作用于传感器，形成H和Z方向的补偿磁场，以抵消这两个方向的绝大部分自然磁场。这样，磁场变化量可以处在模数转换的有效动态范围之内，提高测量灵敏度和分辨力。

图8 DLS-DC三分量磁力仪信号调理部分框图

1.1.1.3       探头安装

为了保证三个分量的正交性，设计了铝制的探头安装支架，通过精密数控车床加工，配备了微调螺丝，保证探头的正交（图 9）。

图9 DLS-DC三分量磁力仪探头安装照片