1 密歇根大学气候与空间科学与工程系,美国密歇根州安娜堡 48109 2 美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心,邮编 561,马里兰州格林贝尔特 20771,美国 5
摘要:航空航天技术对现代文明至关重要;太空基础设施支撑着天气预报、通信、地面导航和物流、行星观测、太阳监测和其他不可或缺的能力。行星外探索——包括轨道勘测和(最近的)巡视、飞行或潜水无人驾驶飞行器——也是一个重要的科学和技术前沿,许多人认为它对人类的长期生存和繁荣至关重要。所有这些航空航天应用都需要对飞行器进行可靠的控制,并能够记录物理量的高精度测量值。磁力仪在这两个方面都表现出色,对众多任务的成功至关重要。在这篇评论论文中,我们介绍了相关仪器及其应用。我们考虑了过去和现在的磁力仪、它们经过验证的航空航天应用以及新兴用途。然后我们展望未来,回顾磁力仪技术的最新进展。我们特别关注使用光学读出的磁力仪,包括原子磁力仪、基于金刚石量子缺陷的磁力仪和光机械磁力仪。这些光学磁力仪结合了场灵敏度、尺寸、重量和功耗,使其能够达到现有技术无法达到的性能水平。这有望在从无人驾驶汽车到导航和探索等领域实现新的应用。
100029,中国 2 中国科学院大学地球科学学院,北京,中国 3 中国科学院上海微小卫星工程中心,上海,中国 4 苏州大学电子信息工程学院
基于碳材料的光学传感器 - QU antum BE lgium 开发用于太空应用的量子金刚石磁力仪
摘要:我们提出了一种安装在无人机 (UAV 或无人机) 上的磁力计系统和一种数据处理方法,用于检测韩国非军事区 (DMZ) 中未开发的自然环境中的金属杀伤人员地雷 (M16)。激光高度计的性能得到了改进,以便无人机即使在有灰尘和灌木丛的自然环境中也能在低空稳定飞行,并且在钟摆上安装了磁力计,以最大限度地减少无人机的磁噪声和振动的影响。在 1 m 的飞行高度,M16 的标准为 5 nT。简单的低通滤波可消除钟摆运动引起的磁摆动噪声,移动平均法可消除与磁力计航向相关的变化。在韩国非军事区附近的实际排雷区进行了磁探,检测到 9 个超过 5 nT 的磁异常,并且在每个检测点 1 米半径范围内发现各种金属物质。拟议的基于无人机的地雷探测系统有望通过在军事地雷探测工作之前提供有关探测区域的准确科学信息来降低探测人员的风险并缩短地雷探测时间。
磁场的精确测量是量子计量学中最基本、最重要的任务之一。尽管过去几十年来人们对量子磁力仪进行了广泛的研究,但是在并行方案下估计磁场所有三个分量所能达到的最终精度仍然未知。这主要是因为人们对估计这三个分量的最佳探测态的不兼容性缺乏了解。在这里,我们提供了一种方法来表征由于最佳探测态不兼容性而导致的多个参数精度之间的最小权衡,从而确定了并行方案下估计磁场所有三个分量的最终精度极限。还明确构建了达到最终精度的最佳探测态。获得的精度为并行方案下多参数量子磁力仪的精度设定了基准,这在量子计量学中具有根本的兴趣和重要性。
摘要。本文介绍了未爆炸弹药 (UXO) 在磁化过程中的物理模型和磁偶极子模型的公式推导。介绍了磁强计和电磁感应传感器在 UXO 检测中的应用。磁强计介绍了CS光泵海洋磁强计的全场测量技术和MagSTAR(Magnetic Scalar Triangulation and Ranging)梯度探测技术;电磁感应传感器介绍了Geophex公司和Geonics Ltd.的工作原理和目前流行的产品型号;美国海军研究实验室的MTADS(多传感器拖曳阵列探测系统)探测UXO的方法比较了与美国海军研究实验室目标识别方法的差异。
无人机现在可用于执行机载地球物理勘测。绘制地球磁场的空间变化图,用于各种有用的应用。探索矿产潜力,以高分辨率绘制未爆炸弹药和考古图。• 无人机磁测和梯度勘测可以在过于危险、过于偏远或过于昂贵的地区进行,而这些地区无法使用载人飞机进行同等的地面或机载勘测。• 无人机磁测可以在地形和安全标准禁止载人飞机以最佳地形间隙获取数据的环境中提供高质量数据。
操作 G-859AP 采矿磁选机使用图形界面,可快速高效地进行勘测设计和数据采集。“简单”或“映射”模式使用线号和已知的放样参考点来定义地图参数。或者,用户可以使用集成的 Tallysman TW5310™ GPS 自动绘制位置图。位置信息可能来自外部 GPS、操作员输入的间距均匀的基准标记,或两者兼而有之。用户可随时切换到“剖面”模式,以堆叠剖面的形式观察最后 5 条数据线。数据收集在最多 5 个单独的勘测文件中,并通过高速 RS-232 数据链路(或带转换器的 USB)传输到计算机,以进行进一步分析和地图生成。提供功能齐全的图形数据编辑程序 MagMap2000,允许重新定位、重新对齐、GPS 平滑、数据过滤和数据插值。编辑后,数据将格式化为 Surfer for Windows 或 Geosoft 格式,以便进一步绘图和分析。速度和效率 G-859AP 数据采集提供连续(自动)或离散站点记录。由于仪器在连续模式下的采样率很高,因此数据质量始终很高,而且大多数项目的成本都较低。这使操作员能够快速勘测某个区域,在给定的时间段内覆盖的面积比其他磁力仪多 10 倍。