地磁场综合数据采集装置研制

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地磁场具有幅度范围广、时间尺度长等特点。为了捕捉地球磁场缓慢变化的信号,通常需要进行长期观测以获得地磁场要素的绝对值。而为了测量地球磁场的快速和微小变化,需要进行连续观测以获取地磁场要素的变化部分。在传统的观测方法中,这两种观测方式被分别称为地磁绝对观测和地磁相对记录。目前商用的磁传感器分为标量磁传感器和矢量磁传感器,分别用于测量地磁总强度和地磁场变化场,且每个磁传感器配备单一信号数据采集,不能同时实现绝对观测和相对记录数据的采集。针对上述问题,本文研制一种地磁场综合数据采集装置,具有体积小、易拓展、功耗低等特点,可以同时接入磁通门磁力仪和Overhauser磁力仪,实现同时采集绝对观测和相对记录的地磁数据,并且具有数据无线传输功能。本文主要的工作内容如下:(1)针对地磁数据采集的实际应用需求,研制了基于Linux操作系统的地磁场综合数据采集装置样机。通过对系统整体架构进行设计,采用硬件设计、软件设计、Linux嵌入式系统开发等方式,实现了磁力仪的数据采集、GNSS高精度授时、网络数据传输等功能。(2)采用4G无线模块设计了远距离无线通信网络,实现了在野外的环境下数据采集装置可以在线实时为客户端提供包括时间戳、地磁D、H、Z三分量、地磁总强度F和实际观测温度T在内的地磁数据,解决了野外观测获取数据不方便的问题。(3)由于地磁数据的时间戳会受系统守时精度的影响,为解决在无GNSS校时信号时系统守时精度较低的问题,采用了改善Linux时钟内核参数的方法,提升系统的守时精度。实验结果表明,改善后的系统守时精度为50ms/d以内。
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