利用Weaver海浪模型,对拖曳式Overhauser海洋磁场传感器海浪磁噪声与深度、波幅等之间的关系进行了理论分析,证明了在极端海况条件下对海浪磁噪声进行抑制的必要性.为提高海洋磁测灵敏度,提出了一种基于改进的Sage-Husa自适应Kalman算法的海浪磁场噪声抑制方法.仿真结果表明,该方法能在不需要先验的噪声统计或实时参考噪声的情况下,实现磁场噪声协方差的快速收敛;且与常规的Sage-Husa算法相比,改进后的Sage-Husa算法降低了对初始参数的依赖性.另外,设计了一种拖曳式Overhauser海洋磁场传感器测试仪来测试上述算法.对比结果表明该方法不仅实现了磁场噪声统计参数的自适应估计,而且比经典Kalman滤波具有更好的滤波效果;此外,海浪磁噪声的功率谱密度由50 p T/Hz1/2@1Hz下降到6 p T/Hz1/2@1Hz.
针对磁力仪输出信号信噪比低的问题,同时为给Overhauser磁力仪的研制提供参考依据,提出一种低噪声信号处理技术。首先根据质子旋进信号(FID)特点,建立系统噪声模型,分析探头电阻热噪声和放大器等效输入噪声对测量造成的影响,提出LC谐振方案和低噪声放大电路以提高系统信噪比并通过实验测试仪器噪声水平。最后,将所研制的磁力仪与商用磁力仪进行对比测试,实验表明:提出的信号处理技术能有效降低系统噪声,FID信号信噪比>36 d B,研制的Overhauser磁力仪磁场测量精度0.2 n T,性能接近商用仪器水平,证明其在磁场测量中的有效性。
