【摘 要】
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铯光泵磁力仪是地球物理和军事领域常用的一种磁法探测仪器,具有灵敏度高、对姿态变化不敏感、无零点漂移等显著优点。旋翼无人机相比有人机具有起降灵活、成本低、适合小型测区等优势,所以基于旋翼无人机平台和铯光泵磁力仪集成的航磁系统具有很强的实用价值。本文研究一种CS-3铯光泵磁力仪的数据采集和收录系统,用于搭建基于旋翼无人机平台的小型化航磁测量系统。具体研究工作如下:（1）铯光泵磁力仪信号调理电路研制。为
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铯光泵磁力仪是地球物理和军事领域常用的一种磁法探测仪器,具有灵敏度高、对姿态变化不敏感、无零点漂移等显著优点。旋翼无人机相比有人机具有起降灵活、成本低、适合小型测区等优势,所以基于旋翼无人机平台和铯光泵磁力仪集成的航磁系统具有很强的实用价值。本文研究一种CS-3铯光泵磁力仪的数据采集和收录系统,用于搭建基于旋翼无人机平台的小型化航磁测量系统。具体研究工作如下:（1）铯光泵磁力仪信号调理电路研制。为减小铯光泵磁力仪输出信号的噪声,本文采用铯光泵磁力仪同轴线缆接口输出信号的方案,实现了10.53n V/√Hz@50k Hz的输入噪声水平,并将铯光泵磁力仪原始正弦波信号整形为TTL方波信号,方便后续进行高精度频率测量。（2）基于FPGA的高精度频率测量方法研究。本文在传统等精度测频法的基础上,根据铯光泵磁力仪输出频率信号和使用环境的特点,提出了一种改进型的等精度频率测量方法,该方法在量程内的相对误差均小于等于0.19×10-7。（3）基于FPGA的惯导数据采集模块研制。姿态和位置信息对于航空磁场测量具有极其重要的意义,本文采用FPGA进行惯导和GPS数据采集,具有采集精度高、与磁场信息同步效果好、处理速度快、跨时钟域数据处理效率高等优势。（4）基于ARM的SD卡存储及蓝牙数传模块研制。基于ARM平台在浮点运算、控制等方面的优势,研制了蓝牙数传模块和SD卡存储模块,实现了数据收录系统的小型化、智能化。同时设计了基于Lab VIEW的上位机软件,用于系统地面调试,提升了数据收录系统的实用性。（5）开展了系统功能测试,验证了系统总体功能;开展了地面静态试验,所测数据的平均误差和标准差均小于0.2n T,实现了较高的静态测量精度;开展了飞行实验,验证了系统在动态飞行条件下具备可靠性和稳定性,满足实际勘探需求。
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