[00116928]应用于矿产探测的便携式光泵磁力系统的研制

①课题来源与背景 中国幅员辽阔,地质类型众多,矿产资源结构也因地而异。数十年的矿产资源勘探发现,我国矿产资源分布广、种类多、储量大,直接支持了中国的工业建设和经济发展。然而,经济的快速发展消耗了大量的矿产资源,为了继续向经济发展提供原材料,必须勘探新的矿产资源,提高采矿量。由于大部分浅矿或者地质特征明显的矿产已经被发现并开发;新的矿产多深埋地下,或者没有明显的矿产特征,勘探难度很大,探测成本高。目前国内进行过大地电磁测量系统设计有长春地质学院、中国地质大学应用地球物理系、吉林大学和廊坊地球物理和地球化学研究所,这些系统能够进行基本测量,但是缺乏推向市场的成熟产品。我国使用的大地电磁测量仪器主要来源于加拿大PHOEIX公司、美国EMI公司和Zonge公司与德国METRONIX公司,这些进口仪器在功能拓展、多维测量、设备同步、协作测试等方面都比国内同类产品成熟齐备,但是购买进口仪器存在价格昂贵、维修周期长、维修成本高、技术限制等问题,大大影响我国的电磁探矿能力。 ②研究目的与意义 本项目依据地面电磁响应与地下电导率的非线性映射,通过测量天然电磁场（太阳风和雷电）,了解地下地质结构与资源（金属矿、油气、煤等）。在空中测量不同频率天然电磁场的垂直电场与水平电场,通过求不同频率水平电场与垂直电场的比值,消除天然电磁场的不稳定性,进一步求得不同深度地下电性结构的差异,便于发现地下存在的地质体、矿体与有用资源以及预报灾害。本项目针对地质行业的需求情况,根据天然电磁场能够反映大地部分特性且需要飞行式快速测量的需求,实现更加轻便,低功耗的集成天然电磁场测量系统,应用于快速地下矿产扫描分析,实现具有自主知识产权且以能够产业化为目标的大地电磁测量系统,提高我国科学仪器产业在本行业的水平。 ③主要论点与论据 1)通过锁相放大技术实现对强噪声背景中的某个特殊频率磁场的测量。 2)利用高速高精度数字与模拟处理技术,实现了双通道锁相放大器系统结合了氦原子磁力仪的算法实现与低噪声设计。 3)在强噪声背景下实现nV级电压或pA级弱电流测量,在微弱信号提取、高精度同步测量等方面均表现出非常优越的性能。 ④创见与创新 在强噪声背景下实现nV级电压或pA级弱电流测量,在微弱信号提取、高精度同步测量等方面均表现出非常优越的性能。 ⑤社会经济效益,存在的问题 在此基础上研制的氦光泵磁力仪在矿区探测和考古工作得到了应用,一致认为磁力仪操作简便、可靠稳定,可在无人区域及无法涉足的区域勘查中发挥优势。发表1篇SCI,2篇EI论文;申请了2个发明专利,授权1个;申请1个实用新型专利授权,授权1个;培养两名博士研究生,完成了项目任务。