本發明屬于地磁觀測技術領域，具體涉及一種用于絕對地磁觀測的自動化磁通門經緯儀。

背景技術：

磁通門經緯儀是用于測量絕對地磁參數的儀器，一般包括磁通門傳感器以及普通經緯儀；普通經緯儀配置有望遠鏡。磁通門傳感器固定在望遠鏡上，并且，磁通門傳感器的磁軸基本與望遠鏡光軸平行。磁通門經緯儀可測量到地磁偏角d和地磁傾角i。以地磁偏角d的測量為例，其測量原理為：首先手動轉動望遠鏡，并依靠肉眼觀察，使望遠鏡對準標志物，此時通過經緯儀刻度得到標志方位角α；然后，在水平面內繼續手動轉動磁通門傳感器，直到磁通門傳感器測出的磁場為0時，即為地磁水平強度h的垂直方向，此時經緯儀水平讀盤讀數為β，因此，β+90°即為地磁北方向m；再借助標志方位角α，即可計算得到地磁偏角d。

上述依靠磁通門經緯儀測量地磁偏角d和地磁傾角i的方法，存在以下不足：

(1)采用肉眼觀察方法使望遠鏡對準標志物，不可避免存在較大的觀察誤差，從而降低了最終測量得到的地磁偏角d和地磁傾角i的測量精度；

(2)手動轉動磁通門傳感器，并依靠肉眼觀察確定磁場為0的位置，仍然不可避免存在較大的觀察誤差，進而降低了測量精度。

技術實現要素：

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種用于絕對地磁觀測的自動化磁通門經緯儀，可有效解決上述問題。

本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種用于絕對地磁觀測的自動化磁通門經緯儀，包括：支撐機構(1)、二維無磁旋轉機構(2)、測量單元(3)以及總控制器；

其中，所述支撐機構(1)包括上面板(1.1)、下面板(1.2)和立柱(1.3)；所述上面板(1.1)和所述下面板(1.2)上下對稱水平布置；所述立柱(1.3)的設置數量為至少兩個，固定安裝于所述上面板(1.1)和所述下面板(1.2)之間；

所述二維無磁旋轉機構(2)包括水平無磁旋轉單元和垂直無磁旋轉單元；所述水平無磁旋轉單元用于使所述測量單元(3)在水平空間中旋轉，包括：無磁軸框(2.1)、第1豎軸(2.2)、第2豎軸(2.3)、第1圓光柵碼盤(2.4)、第1激光讀數頭(2.5)、第1壓電陶瓷環(2.6)和第1壓電電機(2.7)；

所述無磁軸框(2.1)垂直布置，所述無磁軸框(2.1)的底部中心和頂部中心各固定安裝所述第1豎軸(2.2)和所述第2豎軸(2.3)；其中，所述第1豎軸(2.2)的底部通過軸承可轉動安裝于所述下面板(1.2)的中心位置；所述第1壓電陶瓷環(2.6)位于所述下面板(1.2)的上方，且使所述第1壓電陶瓷環(2.6)的中心固定套設于所述第2豎軸(2.3)上，所述第1壓電電機(2.7)固定安裝于所述下面板(1.2)的上表面，并且，所述第1壓電電機(2.7)的輸出端與所述第1壓電陶瓷環(2.6)的表面緊密接觸，所述第1壓電電機(2.7)通過所述第1壓電陶瓷環(2.6)帶動所述第2豎軸(2.3)在水平空間中旋轉，進而帶動所述無磁軸框(2.1)在水平空間中旋轉；所述第2豎軸(2.3)的頂部通過軸承可轉動安裝于所述上面板(1.1)的中心位置并延伸到所述上面板(1.1)的上方；所述第1圓光柵碼盤(2.4)位于所述上面板(1.1)的上方，并且，所述第1圓光柵碼盤(2.4)的中心與所述第2豎軸(2.3)固定連接，所述第1激光讀數頭(2.5)與所述第1圓光柵碼盤(2.4)連接，用于讀取所述第1圓光柵碼盤(2.4)測得的旋轉角度值；

所述垂直無磁旋轉單元包括橫軸(2.8)、第2圓光柵碼盤(2.9)、第2激光讀數頭(2.10)、第2壓電陶瓷環(2.11)和第2壓電電機(2.12)；所述橫軸(2.8)水平布置于所述無磁軸框(2.1)的左側縱梁和右側縱梁之間，并且，所述橫軸(2.8)的右端通過軸承可轉動安裝于所述右側縱梁的中心；所述第2壓電陶瓷環(2.11)位于所述右側縱梁的內側，且使所述第2壓電陶瓷環(2.11)的中心固定套設于所述橫軸(2.8)的右端，所述第2壓電電機(2.12)固定安裝于所述右側縱梁的內側，并且，所述第2壓電電機(2.12)的輸出端與所述第2壓電陶瓷環(2.11)的表面緊密接觸，所述第2壓電電機(2.12)通過所述第2壓電陶瓷環(2.11)帶動所述橫軸(2.8)在垂直空間中旋轉；所述橫軸(2.8)的左端通過軸承可轉動安裝于所述左側縱梁的中心位置并延伸到所述左側縱梁的外側；所述第2圓光柵碼盤(2.9)位于所述左側縱梁的外部，并且，所述第2圓光柵碼盤(2.9)的中心與所述橫軸(2.8)的左端固定連接，所述第2激光讀數頭(2.10)與所述第2圓光柵碼盤(2.9)連接，用于讀取所述第2圓光柵碼盤(2.9)測得的旋轉角度值；

所述測量單元(3)包括：平行支架(3.1)、激光器(3.2)、單分量磁通門探頭(3.3)和電子水平傳感器(3.4)；所述平行支架(3.1)的幾何中心開設有與所述橫軸(2.8)相匹配的安裝孔；所述平行支架(3.1)通過所述安裝孔固定安裝于所述橫軸(2.8)的中心；所述平行支架(3.1)的上下兩端安裝有平行設置的所述激光器(3.2)和所述單分量磁通門探頭(3.3)；所述平行支架(3.1)的側面固定安裝所述電子水平傳感器(3.4)；

所述總控制器分別與所述第1激光讀數頭(2.5)、所述第1壓電電機(2.7)、所述第2激光讀數頭(2.10)、所述第2壓電電機(2.12)、所述激光器(3.2)、所述單分量磁通門探頭(3.3)和所述電子水平傳感器(3.4)電性連接。

優選的，所述支撐機構(1)還包括調整螺絲(1.4)；所述調整螺絲(1.4)的設置數量為3個，等間距固定安裝于所述下面板(1.2)的底部。

優選的，還包括：標志物位置傳感器(4)和數據采集器；所述標志物位置傳感器(4)通過所述數據采集器連接到所述總控制器。

優選的，所述標志物位置傳感器(4)為基于psd傳感器的位置測量裝置，包括外殼體(4.1)、分束鏡(4.2)、反射鏡(4.3)和psd位置傳感器(4.4)；

所述外殼體(4.1)為前端開口的空腔結構；所述分束鏡(4.2)傾斜固定于所述外殼體(4.1)的內部，并且，所述分束鏡(4.2)的分光面與軸線呈45度夾角；所述分束鏡(4.2)的分光面的中心線為中心線a，中心線a與所述外殼體(4.1)的前端開口連通；在所述外殼體(4.1)的后端內壁且位于所述分束鏡(4.2)的通過中心線a的透射光路上，固定安裝所述psd位置傳感器(4.4)；

所述反射鏡(4.3)傾斜固定于所述外殼體(4.1)的底壁，所述反射鏡(4.3)的反射面與所述分束鏡(4.2)的分光面平行設置，并且，所述反射鏡(4.3)的反射面中心線為中心線b，中心線b位于中心線a的正下方，因此，水平入射到反射鏡(4.3)的中心線b的激光，經反射鏡(4.3)向上反射作用后，垂直入射到分束鏡(4.2)的中心線a的位置，再經分束鏡(4.2)的反射后，水平入射到psd位置傳感器(4.4)，由psd位置傳感器(4.4)檢測最初入射激光在水平面的方位。

優選的，所述反射鏡(4.3)到所述分束鏡(4.2)的垂直距離可調節；

還包括分束鏡支撐框架(4.6)；所述分束鏡(4.2)通過所述分束鏡支撐框架(4.6)，固定于所述外殼體(4.1)的內腔；

在所述外殼體(4.1)的頂部且位于所述分束鏡(4.2)的通過中心線a的反射光路上，開設有透光孔(4.7)。

本發明提供的用于絕對地磁觀測的自動化磁通門經緯儀具有以下優點：

(1)用激光器替代了傳統的標志物，采用激光對準標志物的方式，可有效保證對準標志物的精確度，從而保證測量得到的地磁偏角d和地磁傾角i的測量精度；

(2)設計了一種承載單分量磁通門探頭的二維無磁旋轉機構，可自動高精度實現單分量磁通門探頭的水平旋轉和垂直旋轉，最終實現地磁偏角d和地磁傾角i的自動測量；

(3)設計了一種特殊結構的標志物位置傳感器，可實現巧妙的實現了同一位置的psd傳感器對兩路不同高度入射激光的方位測量，從而降低了正倒鏡對準標志物時的測量誤差，提高地磁場測量精度。

附圖說明

圖1為本發明提供的用于絕對地磁觀測的自動化磁通門經緯儀的第1立體結構示意圖；

圖2為本發明提供的用于絕對地磁觀測的自動化磁通門經緯儀的第2立體結構示意圖；

圖3為本發明提供的用于絕對地磁觀測的自動化磁通門經緯儀的第3立體結構示意圖；

圖4為本發明提供的用于絕對地磁觀測的自動化磁通門經緯儀在沒有加裝立柱時的第1立體結構示意圖；

圖5為本發明提供的用于絕對地磁觀測的自動化磁通門經緯儀在沒有加裝立柱時的第2立體結構示意圖；

圖6為本發明提供的測量單元的第1立體結構示意圖；

圖7為本發明提供的測量單元的第2立體結構示意圖；

圖8為本發明提供的標志物位置傳感器的立體結構示意圖；

圖9為本發明提供的標志物位置傳感器在不顯示外殼體時的結構示意圖；

圖10為標志物位置傳感器對第1高度入射激光方位的測量原理圖；

圖11為標志物位置傳感器對第2高度入射激光方位的測量原理圖；

圖12為實際磁偏角d的測量原理圖。

具體實施方式

為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明提供一種用于絕對地磁觀測的自動化磁通門經緯儀，可用于資源勘探、地磁探測、大地探測、地磁導航等領域的絕對地磁測量，主要特點概括如下：

(1)在無磁軸框上絕對平行的固定安裝單分量磁通門探頭和激光器，將傳統的標志物替換為psd位置傳感器，因此，激光器和psd位置傳感器配合，在對準標志物的時候，激光器發出的激光投射到psd位置傳感器的感應窗口，通過psd位置傳感器的輸出信號而確定激光器是否對準標志物，采用激光對準標志物的方式，可有效保證對準標志物的精確度，從而保證測量得到的地磁偏角d和地磁傾角i的測量精度；

(2)設計了一種承載單分量磁通門探頭的二維無磁旋轉機構，二維無磁旋轉機構包括水平無磁旋轉單元和垂直無磁旋轉單元，水平無磁旋轉單元和垂直無磁旋轉單元均是由無磁壓電電機、激光讀數頭和圓光柵碼盤組成的閉環控制系統，從而可自動高精度實現單分量磁通門探頭的水平旋轉和垂直旋轉，最終實現地磁偏角d和地磁傾角i的自動測量；

(3)設計了一種特殊結構的標志物位置傳感器，可實現巧妙的實現了同一位置的psd傳感器對兩路不同高度入射激光的方位測量，從而降低了正倒鏡對準標志物時的測量誤差，進一步提高了地磁偏角d和地磁傾角i的測量準確度。

下面結合附圖，對本發明詳細介紹：

參考圖1-圖5，用于絕對地磁觀測的自動化磁通門經緯儀包括：支撐機構1、二維無磁旋轉機構2、測量單元3以及總控制器。下面對各部件分別詳細介紹：

(一)支撐機構

支撐機構1為整個自動化磁通門經緯儀的承載基礎結構，包括上面板1.1、下面板1.2和立柱1.3；上面板1.1和下面板1.2上下對稱水平布置；立柱1.3的設置數量為至少兩個，固定安裝于上面板1.1和下面板1.2之間；支撐機構1還包括調整螺絲1.4；調整螺絲1.4的設置數量可以為3個，等間距固定安裝于下面板1.2的底部，通過調整螺絲的調整作用，可調整整個儀器的水平度。

(二)二維無磁旋轉機構

二維無磁旋轉機構2是用于實現單分量磁通門探頭進行水平旋轉和垂直旋轉、同時精確測量到旋轉角度的機構。由于單分量磁通門探頭對工作環境的無磁性要求非常高，因此，二維旋轉機構需保證無磁性。

二維無磁旋轉機構包括水平無磁旋轉單元和垂直無磁旋轉單元；水平無磁旋轉單元用于使測量單元3在水平空間中旋轉，包括：無磁軸框2.1、第1豎軸2.2、第2豎軸2.3、第1圓光柵碼盤2.4、第1激光讀數頭2.5、第1壓電陶瓷環2.6和第1壓電電機2.7；

無磁軸框2.1垂直布置，無磁軸框2.1的底部中心和頂部中心各固定安裝第1豎軸2.2和第2豎軸2.3；其中，第1豎軸2.2的底部通過軸承可轉動安裝于下面板1.2的中心位置；第1壓電陶瓷環2.6位于下面板1.2的上方，且使第1壓電陶瓷環2.6的中心固定套設于第2豎軸2.3上，第1壓電電機2.7固定安裝于下面板1.2的上表面，并且，第1壓電電機2.7的輸出端與第1壓電陶瓷環2.6的表面緊密接觸，第1壓電電機2.7通過第1壓電陶瓷環2.6帶動第2豎軸2.3在水平空間中旋轉，進而帶動無磁軸框2.1在水平空間中旋轉；第2豎軸2.3的頂部通過軸承可轉動安裝于上面板1.1的中心位置并延伸到上面板1.1的上方；第1圓光柵碼盤2.4位于上面板1.1的上方，并且，第1圓光柵碼盤2.4的中心與第2豎軸2.3固定連接，第1激光讀數頭2.5與第1圓光柵碼盤2.4連接，用于讀取第1圓光柵碼盤2.4測得的旋轉角度值；

垂直無磁旋轉單元包括橫軸2.8、第2圓光柵碼盤2.9、第2激光讀數頭2.10、第2壓電陶瓷環2.11和第2壓電電機2.12；橫軸2.8水平布置于無磁軸框2.1的左側縱梁和右側縱梁之間，并且，橫軸2.8的右端通過軸承可轉動安裝于右側縱梁的中心；第2壓電陶瓷環2.11位于右側縱梁的內側，且使第2壓電陶瓷環2.11的中心固定套設于橫軸2.8的右端，第2壓電電機2.12固定安裝于右側縱梁的內側，并且，第2壓電電機2.12的輸出端與第2壓電陶瓷環2.11的表面緊密接觸，第2壓電電機2.12通過第2壓電陶瓷環2.11帶動橫軸2.8在垂直空間中旋轉；橫軸2.8的左端通過軸承可轉動安裝于左側縱梁的中心位置并延伸到左側縱梁的外側；第2圓光柵碼盤2.9位于左側縱梁的外部，并且，第2圓光柵碼盤2.9的中心與橫軸2.8的左端固定連接，第2激光讀數頭2.10與第2圓光柵碼盤2.9連接，用于讀取第2圓光柵碼盤2.9測得的旋轉角度值；

可見，水平無磁旋轉單元和垂直無磁旋轉單元均是由無磁壓電電機、激光讀數頭和圓光柵碼盤組成的閉環控制系統。具體的，對于水平無磁旋轉單元，通過控制第1壓電電機，實現水平空間旋轉；通過第1激光讀數頭可讀取到水平旋轉角度。對于垂直無磁旋轉單元，通過控制第2壓電電機，實現垂直空間旋轉；通過第2激光讀數頭可讀取到垂直旋轉角度。由此實現了單分量磁通門探頭高精度且自動化的旋轉。

采用壓電電機和壓電陶瓷環的驅動機構，保證了驅動機構的無磁性，不會對單分量磁通門探頭的測量產生干擾。

(三)測量單元

參考圖6-圖7，測量單元3包括：平行支架3.1、激光器3.2、單分量磁通門探頭3.3和電子水平傳感器3.4；

平行支架3.1的幾何中心開設有與橫軸2.8相匹配的安裝孔；平行支架3.1通過安裝孔固定安裝于橫軸2.8的中心；平行支架3.1的上下兩端安裝有平行設置的激光器3.2和單分量磁通門探頭3.3；平行支架3.1的側面固定安裝電子水平傳感器3.4；在初始安裝過程中，由于激光器3.2和單分量磁通門探頭3.3均固定于平行支架上，因此，可保證激光器3.2和單分量磁通門探頭3.3的絕對水平性，進而保證絕對地磁測量精度。

(四)標志物位置傳感器

標志物是絕對地磁測量中的輔助物體，傳統的標志物為固定在特定位置的水泥墩或大理石墩，在與望遠鏡配合時，只能實現肉眼觀察對準標志物。

本發明提供的自動化磁通門經緯儀，完全不需要采用望遠鏡，而是創新的采用了激光器，而對應的標志物采用psd位置傳感器，因此，激光器和psd位置傳感器配合，可實現高精確對準標志物。

另外，在進行自動化絕對地磁測量過程中，為消除激光器光軸和磁通門探頭軸線的夾角，通常需要采用正鏡對準和倒鏡對準兩次對準標志物的方式，從而消除降低儀器安裝誤差。其中，正鏡對準是指：激光器位于磁通門探頭的上方；反鏡對準是指：激光器位于磁通門探頭的下方。因此，如果采用常規的psd位置傳感器，需要安裝上下兩個完全相同的psd位置傳感器，才能分別實現正鏡對準和倒鏡對準。該種方式具有以下不足：(1)需要安裝兩個psd位置傳感器，加大了安裝成本；(2)上下兩個psd位置傳感器需保證完全平行同軸心，否則會引入對準標志物的誤差，因此，對安裝精確非常嚴格；(3)即使是購買完全相同型號的psd位置傳感器，但由于兩個psd位置傳感器的性能不可能完全相同，因此，仍然會由于兩個psd位置傳感器存在的差異而增加測量誤差。

因此，發明人創新的提出了一種新型的基于psd位置傳感器的位置測量裝置，可實現同一位置的psd傳感器對兩路不同高度入射激光的方位測量，徹底解決上述傳統方式存在的不足。

參考圖8-圖9，基于psd的標志物位置傳感器，包括外殼體4.1、分束鏡4.2、反射鏡4.3和psd位置傳感器4.4；

外殼體4.1為前端開口的空腔結構；分束鏡4.2傾斜固定于外殼體4.1的內部，具體的，分束鏡4.2可以通過分束鏡支撐框架4.6，固定于外殼體4.1的內腔。

并且，分束鏡4.2的分光面與軸線呈45度夾角；分束鏡4.2的分光面的中心線為中心線a，中心線a與外殼體4.1的前端開口連通；在外殼體4.1的后端內壁且位于分束鏡4.2的通過中心線a的透射光路上，固定安裝psd位置傳感器4.4；psd位置傳感器4.4的感光面前方還可固定安裝有濾光片4.5。在外殼體4.1的頂部且位于分束鏡4.2的通過中心線a的反射光路上，開設有透光孔4.7。

反射鏡4.3傾斜固定于外殼體4.1的底壁，反射鏡4.3的反射面與分束鏡4.2的分光面平行設置，并且，反射鏡4.3的反射面中心線為中心線b，中心線b位于中心線a的正下方，因此，水平入射到反射鏡4.3的中心線b的激光，經反射鏡4.3向上反射作用后，垂直入射到分束鏡4.2的中心線a的位置，再經分束鏡4.2的反射后，水平入射到psd位置傳感器4.4，由psd位置傳感器4.4檢測最初入射激光在水平面的方位。

當然，實際應用中，為適應不同的使用場景，可設計為反射鏡到分束鏡的垂直距離可調節的結構，由此實現對不同高度差的兩路激光光束的方位測量。

具體的，當采用正鏡對準激光標志時，如圖10所示，激光器位于單分量磁通門探頭的上方，此時，激光器發射出的激光光束直接入射到分束鏡4.2的中心線a，經分束鏡4.2透射后的激光光束投射到psd位置傳感器4.4，因此，psd位置傳感器檢測到激光器發射出的激光光束的方位。

當采用反鏡對準激光標志時，橫軸轉動，帶動平行支架在垂直面中旋轉，進而使激光器位于單分量磁通門探頭的下方，如圖11所示，因此，激光器發射出的激光光束入射到反射鏡，經反射鏡向上反射作用后，垂直入射到分束鏡的中心線a的位置，再經分束鏡的反射后，水平入射到psd位置傳感器，因此，psd位置傳感器檢測到激光器發射出的激光光束的方位。

由此可見，通過本發明提供的基于psd位置傳感器的位置測量裝置，通過簡單的結構，巧妙的實現了同一位置的psd傳感器對兩路不同高度入射激光的方位測量，從而提高了測量精度。

(五)總控制器

總控制器分別與第1激光讀數頭2.5、第1壓電電機2.7、第2激光讀數頭2.10、第2壓電電機2.12、激光器3.2、單分量磁通門探頭3.3和電子水平傳感器3.4電性連接。總控制器通過數據采集器與標志物位置傳感器4連接。

由此可見，本發明提供的用于絕對地磁觀測的自動化磁通門經緯儀具有以下優點：

(1)用激光器替代了傳統的標志物，采用激光對準標志物的方式，可有效保證對準標志物的精確度，從而保證測量得到的地磁偏角d和地磁傾角i的測量精度；

(2)設計了一種承載單分量磁通門探頭的二維無磁旋轉機構，可自動高精度實現單分量磁通門探頭的水平旋轉和垂直旋轉，最終實現地磁偏角d和地磁傾角i的自動測量；

(3)設計了一種特殊結構的標志物位置傳感器，可實現巧妙的實現了同一位置的psd傳感器對兩路不同高度入射激光的方位測量，從而降低了正倒鏡對準標志物時的測量誤差，提高地磁場測量精度。

本領域技術人員可以理解，采用本發明提供的用于絕對地磁觀測的自動化磁通門經緯儀，可采用現有技術中任何測量方式，實現絕對地磁測量，本發明并不對具體的測量方法進行限制，但是，為了方便對本發明提供的自動化磁通門經緯儀進行充分的理解，下面列舉一種具體的絕對地磁測量方法，但下面的測量方法并不限制本發明的保護范圍：

參考圖12，自動化絕對地磁測量方法包括以下步驟：

步驟1，在測點布置絕對地磁測量機構，所述絕對地磁測量機構包括支撐機構(1)、二維無磁旋轉機構(2)和測量單元(3)；在選定的位置布置標志物位置傳感器(4)；并且，所述標志物位置傳感器(4)中的反射鏡(4.3)到分束鏡(4.2)的垂直距離和激光器(3.2)到單分量磁通門探頭(3.3)的垂直距離相同；

在儀器架設過程中，轉動豎軸，分別在儀器初始零位和正負90度位，以電子水平傳感器(3.4)為參考，通過調整三個調整腳和第2壓電電機(2.12)，將測量單元(3)調平，確保測量單元(3)的激光器(3.2)和單分量磁通門探頭(3.3)處于水平測試面；同時，根據調平后激光器(3.2)發出的激光光斑高度，調整所述標志物位置傳感器(4)的窗口高度，使二者等高；

步驟2，初始對準標志物位置傳感器過程，包括：

步驟2.1，使激光器(3.2)平行布置于單分量磁通門探頭(3.3)的上方；

步驟2.2，總控制器打開激光器(3.2)，同時，總控制器對第1壓電電機(2.7)進行控制，從而使水平無磁旋轉單元繞豎軸轉動，并使激光器(3.2)發射出的水平激光逼近標志物位置傳感器的感應窗口，即：逼近psd位置傳感器(4.4)的感應窗口；

步驟2.3，總控制器繼續控制水平無磁旋轉單元繞豎軸轉動，并使激光器發射出的激光經分束鏡(4.2)的透射作用后，水平入射到psd位置傳感器(4.4)的感應窗口邊緣，從而使數據采集器采集到感應電壓；然后，總控制器控制水平無磁旋轉單元繞豎軸繼續旋轉；由于激光在psd位置傳感器感應窗口的不同位置對應不同的感應電壓，當數據采集器采集到指定感應電壓時，即表示水平無磁旋轉單元繞豎軸旋轉到了指定方位，此時，總控制器控制水平無磁旋轉單元停止轉動，主控制器通過第1激光讀數頭(2.5)得到此時無磁軸框(2.1)的精確方位角，記作n1，由此完成對標正鏡測量；

步驟2.4，然后，總控制器對第2壓電電機(2.12)進行控制，從而帶動橫軸(2.8)旋轉180°，進而帶動測量單元(3)旋轉180°，使激光器(3.2)平行布置于單分量磁通門探頭(3.3)的下方，然后鎖死第2壓電電機(2.12)；

步驟2.5，然后，總控制器再次對第1壓電電機(2.7)進行控制，從而使水平無磁旋轉單元繞豎軸轉動，并使激光器(3.2)發射出的水平激光經過反射鏡(4.3)向上反射作用、再經過分束鏡(4.2)的反射作用后，入射到psd位置傳感器(4.4)的感應窗口邊緣，從而使數據采集器采集到感應電壓；然后，總控制器控制水平無磁旋轉單元繞豎軸繼續旋轉；由于激光在psd位置傳感器感應窗口的不同位置對應不同的感應電壓，當數據采集器采集到指定感應電壓時，即表示水平無磁旋轉單元繞豎軸旋轉到了指定方位，此時，總控制器控制水平無磁旋轉單元停止轉動，主控制器通過第1激光讀數頭(2.5)得到此時無磁軸框(2.1)的精確方位角，記作n2，由此完成對標反鏡測量；

步驟2.6，總控制器將n1和n2求均值，得出標志讀數n；

由于機加工和裝配誤差的存在，自動磁通門經緯儀的激光器軸線與橫軸之間會存在一個很小的不正交角度μ。激光器發出的激光用途是通過照準標志物來計算地理北在水平碼盤上的讀數。如果只采用正鏡或者倒鏡一次對準標志物，由于不正交角度μ的存在，自動磁通門經緯儀獲得的標志角度會引入誤差。但如果采用了正倒鏡測量的方法，由于正鏡和倒鏡分別帶來正誤差和負誤差，兩次讀數相加取均值，正負誤差可以抵消，也就是說此不正交度μ帶來的誤差可以有效地抵消。

步驟3，測量地磁偏角d的步驟，包括：

步驟3.1，總控制器關閉激光器(3.2)，打開單分量磁通門探頭(3.3)，此時，激光器(3.2)平行布置于單分量磁通門探頭(3.3)的下方；

步驟3.2，總控制器控制水平無磁旋轉單元繞豎軸轉動，同時，總控制器實時判斷單分量磁通門探頭(3.3)輸出的外磁場強度信號是否為0，當達到0時，總控制器通過第1激光讀數頭(2.5)得到外磁場0值地磁偏角第一測量位置的角度值d1；

然后，總控制器控制水平無磁旋轉單元繞豎軸反向轉動，同時，總控制器實時判斷單分量磁通門探頭(3.3)輸出的外磁場強度信號是否為0，當達到0時，總控制器通過第1激光讀數頭(2.5)得到外磁場0值地磁偏角第二測量位置的角度值d2；

步驟3.3，然后，總控制器對第2壓電電機(2.12)進行控制，從而帶動橫軸(2.8)旋轉180°，進而帶動測量單元(3)旋轉180°，使激光器(3.2)平行布置于單分量磁通門探頭(3.3)的上方，然后鎖死第2壓電電機(2.12)；

步驟3.4，然后，總控制器控制水平無磁旋轉單元繞豎軸轉動，同時，總控制器實時判斷單分量磁通門探頭(3.3)輸出的外磁場強度信號是否為0，當達到0時，總控制器通過第1激光讀數頭(2.5)得到外磁場0值地磁偏角第三測量位置的角度值d3；

然后，總控制器控制水平無磁旋轉單元繞豎軸反向轉動，同時，總控制器實時判斷單分量磁通門探頭(3.3)輸出的外磁場強度信號是否為0，當達到0時，總控制器通過第1激光讀數頭(2.5)得到外磁場0值地磁偏角第四測量位置的角度值d4；

步驟3.5，地磁偏角第一測量位置的角度值d1、地磁偏角第二測量位置的角度值d2、地磁偏角第三測量位置的角度值d3和地磁偏角第四測量位置的角度值d4求均值，即為地磁北讀數d0；

依據下式計算得到實際磁偏角d：

實際磁偏角d＝地磁北讀數d0-地理北方向讀數＝地磁北讀數d0-(標志讀數n-標志方位角)；

其中，標志方位角由地磁臺站提前測量得出，即為以測量點為圓心，地理北與標志物的夾角；

參考圖12，地磁北讀數d0的參考為自動磁通門經緯儀儀器零點，如圖中∠a2所示；

標志讀數n的參考為自動磁通門經緯儀儀器零點，如圖中∠a1所示，該角度對準的一致性，主要用于確保儀器在多次測量過程或放置過程中是否發生位移；

實際磁偏角d的參考為地理北，如圖中∠a4所示。

步驟4，地磁傾角i的測量步驟，包括：

步驟4.1，激光器(3.2)平行布置于單分量磁通門探頭(3.3)的上方，總控制器控制水平無磁旋轉單元繞豎軸旋轉至地磁北讀數d0位置；此時，單分量磁通門探頭(3.3)位于磁子午面內；

然后，鎖定豎軸不再轉動；總控制器對第2壓電電機(2.12)進行控制，從而帶動橫軸(2.8)轉動，橫軸(2.8)通過平行支架(3.1)帶動激光器(3.2)和單分量磁通門探頭(3.3)在磁子午面內同步轉動；同時，總控制器實時判斷單分量磁通門探頭(3.3)測得的外磁場強度信號是否為0，當達到0時，總控制器通過第2激光讀數頭(2.10)得到外磁場0值地磁傾角第一測量位置的角度值i1；

然后，總控制器繼續控制橫軸向相反方向旋轉，當磁通門探頭再次測得外磁場強度信號為0時，總控制器通過第2激光讀數頭(2.10)得到外磁場0值地磁傾角第二測量位置的角度值i2；

步驟4.2，接下來，總控制器控制豎軸旋轉，使豎軸停止在d0位置+180°或d0位置-180°的位置；

然后，鎖定豎軸不再轉動；

總控制器對第2壓電電機(2.12)進行控制，從而帶動橫軸(2.8)轉動，橫軸(2.8)通過平行支架(3.1)帶動激光器(3.2)、單分量磁通門探頭(3.3)和電子水平傳感器(3.4)在磁子午面內同步轉動；同時，總控制器實時判斷單分量磁通門探頭(3.3)測得的外磁場強度信號是否為0，當達到0時，總控制器通過第2激光讀數頭(2.10)得到外磁場0值地磁傾角第三測量位置的角度值i3；

步驟4.3，總控制器繼續控制橫軸向相反方向旋轉，當單分量磁通門探頭(3.3)再次測得外磁場強度信號為0時，總控制器通過第2激光讀數頭(2.10)得到外磁場0值地磁傾角第四測量位置的角度值i4；

步驟4.4，基于以下公式得到磁傾角i：

磁傾角i＝(i1+i2-i3-i4)/4。

本發明提供的自動化絕對地磁測量方法，具有以下優點：

(1)采用激光對準標志物的方式，可有效保證對準標志物的精確度，從而保證絕對地磁測量精度；

(2)以二維無磁旋轉機構作為磁通門探頭的驅動運動機構，可自動高精度實現單分量磁通門探頭的水平旋轉和垂直旋轉，最終保證絕對地磁測量精度；

(3)在絕對地磁測量過程中，采用同一個標志物位置傳感器巧妙的實現對兩路不同高度入射激光的方位測量，從而降低了正倒鏡對準標志物時的測量誤差，提高地磁場測量精度。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視本發明的保護范圍。