SQUID在地下管线空洞探测方面及应用.pdfVIP

SQUID在地下管线与空洞探测方面的应用 LinzenMichaelSchneiderStolz AndreasChwalaSven Ronny AG公司) (德国光量子技术研究所)(德国耶拿Supracon (北京地铁运营公司)(北京斯奎德量子技术有限公司)(乌克兰国家科学院) 和高灵敏度特性，使得该系统能够快速大面积测量各种磁异常现象并能够快速绘图成像。GPS(全球定位系统)系统对于传 感器的精确定位是很有必要的。它同时也提供了测量区域的一个精细的轮廓。该系统主要为考古勘探而设计，但是它的高灵 敏性能也可以用于对地面空洞、地下管线或输电线进行高精度探测。 在10多年的研究与开发工作中，联合研究组已经完成了高灵敏SQUID应用于地磁测量的系统研究与产品开发。3s河川 超导地磁图系统的设计是针对近地表面进行磁异常测量的测量系统。系统能够快速地以3维地磁绘图成像的形式给出测量 结果，可应用于桥梁堤坝等基础设施安全监测，道路空洞探测，地下管线测量，文化古迹勘探以及隐藏地下的未爆炸火工品 侦察等领域，被认为是最灵敏的磁异常探测系统。 关键词超导传感器磁异常空洞 中图分类号P631．325 文献标识码B 文章编号141030-7087 一、系统简介 上。每一个测量通道均由1个杜瓦瓶，3个SQUID磁强计和3 可视化大面积地磁成像在各种不同的应用领域都是非 常必要的，例如：地质资源调查，地下管线测量，地面空洞 杜瓦瓶的顶部。所有的SQUID传感器均由德国耶拿光量子 探测，以及埋藏的古文化遗址等。然而，这些磁异常表现往 往是极其微弱的。采集微弱磁异常信号需要高灵敏度传感 计【2】是在非屏蔽的环境中达到所要求的灵敏度。 器和高采样率，是保证系统分辨率的关键。SQUID以其极 系统单程测量宽度为1．5m，最高测量速度可达到 高灵敏度和带宽很宽的特点成为面对这种挑战的最佳选 50km／h。为了生成大面积地磁图，系统需要往返测量。其 择。然而地质资源调查可以依靠航测系统探测…，但欲测量 中，沿驾驶方向的数据点间隔10cm，沿垂直于驾驶方向的 X 直径只有几厘米的文化古迹、文物和地下管线等，需要采用 数据点间隔为50cm左右。对于面积小于5050平方米的区 接近地面的地磁场测量系统探测。其它有着非常小的磁性 域，由于牵引车很难行驶，可借助于人力牵引测量或手推车 异常物体，例如空洞，也需要尽可能靠近地面的测量系统。 系统测量。 因此，我们研究设计了-一种适用于地表面测量的3s河川超 GPs天线 数据获取单元 车上的笔记本电脑 导地磁图系统。该系统由一个非磁性小车和三个SQUID 传感器组组成。本文将重点介绍该系统的组成、工作原理 及应用情况。为了反演所测量目标的形状和位置(尤其是 深度)，我们已经进行了必要的基础试验验证，取得了有意 义的应用成就。但是，“临床研究”还很不够，期待各行业 专家们与我们共同开展一些反演解释，必将有助于进一步 提高该系统的实际应用能力。 二、系统配置 3S河川超导地磁图系统(参阅图1)包含三个测量通 道和一辆拖车组成。三个测量通道安装在一辆非磁性拖车 图1 牵引作业的3S河川超导地磁图系统 办公自动化杂志‘349。 测量磁场梯度而非整个磁场的优势在于用户可以选定 ·为形成完整而一致的数据获取，扫描过程受GPS轨 一个相对恒定的参考磁场，避免由于地球磁场的涨落引起 道控制的支持。 测量误差。此外，由于SQUID传感器具有极高的灵敏度，三、应用实例 因此梯度计的基线可以非常短(4cm)，系统仍能获得优于 1、古文化遗址探测 0．2pT／m／、／Hz的分辨率，而其它梯度计(如磁通门，铯磁古文化遗址勘探是3S河川超导地磁图系统的主要应用