海洋磁力仪拖体入水深度试验与分析

海洋磁力仪探测实施方案一、前言。

海洋磁力仪是一种用于测量海底磁场的仪器，通过对海底磁场的测量，可以获取地球内部结构和地质构造的信息，对海洋地质勘探和资源调查具有重要意义。

本文档将详细介绍海洋磁力仪探测的实施方案，包括前期准备、仪器配置、数据采集和处理等内容，以期为相关工作提供指导和参考。

二、前期准备。

1. 确定探测区域，根据勘探目的和需求，选择合适的海域进行磁力仪探测，考虑海底地质情况、水深、海洋气象等因素。

2. 准备船只和设备，选择适合的调查船只，并配备海洋磁力仪及其相关设备，确保设备完好，能够正常工作。

3. 组织人员，确定调查人员组成及任务分工，包括仪器操作人员、数据采集人员、数据处理人员等，保证人员配备到位。

三、仪器配置。

1. 安装海洋磁力仪，根据调查船只的结构和要求，选择合适的位置进行海洋磁力仪的安装，确保仪器稳固、准确。

2. 调试仪器，在实施探测前，对海洋磁力仪进行调试和校准，确保其工作正常，数据准确可靠。

3. 检查相关设备，检查和测试与海洋磁力仪相关的设备和仪器，包括电源供应、数据采集系统、通信设备等，确保其正常运行。

四、数据采集。

1. 测量路径规划，根据探测区域的地质特征和勘探要求，制定合理的测量路径和方案，确保全面、有效地覆盖目标区域。

2. 实施测量，在船只航行过程中，根据测量路径和方案，进行海洋磁力仪的数据采集工作，确保数据的准确性和完整性。

3. 实时监测，在数据采集过程中，对海洋磁力场进行实时监测和记录，及时发现并处理可能出现的问题。

五、数据处理与分析。

1. 数据传输，将采集到的海洋磁力数据传输至数据处理中心，确保数据的完整性和安全性。

2. 数据处理，对采集到的海洋磁力数据进行处理和分析，包括数据清洗、滤波、校正等步骤，得到准确的地磁场数据。

3. 结果解释，根据处理后的数据，进行地磁场的解释和分析，获取目标区域的地质信息和构造特征，为后续工作提供科学依据。

六、总结。

海洋磁力仪探测是一项复杂而重要的工作，需要充分的前期准备和精细的实施方案。

２０１９年４月地质装备钻孔不发生垮孔㊁塌陷㊁掉块.此次施工中,湖南省煤勘一队有效地解决了大口径深井硬岩的钻井技术,溶洞与裂隙并存的井漏地层的钻井液技术,以及大口径钻井断钻具㊁钻头等问题,为该队开辟资源钻井以外的地勘市场奠定了基础.(来源:中国矿业报２０１８１２２６)天津地调中心打造 空陆海 综合地质调查监测示范体系㊀㊀２０１８年５~８月,自然资源部中国地质调查局天津地质调查中心以 唐山 秦皇岛海岸带地质环境综合观测科研基地 为依托,为支撑服务渤海近岸海域生态环境保护修复,在唐山海洋牧场及周边近岸海域开展了 空陆海 综合地质调查监测示范.空陆海 综合监测体系示意图目前,在该区已开展的调查与监测工作包括:空中自动巡航无人机对人工礁体投放区域周边的岸滩进行调查监测,地面辅以地貌调查和R T K测量,查明投礁前后岸滩的变化,分析人工礁体投放对地表环境的影响;水下利用多波束㊁水下摄像对海洋牧场内的人工牡蛎礁现状进行调查,在此基础上通过抓斗㊁重力取样器㊁潜水员下潜实地取样,定期对水质㊁底质㊁泥沙含量㊁粒度㊁重金属㊁营养盐等进行测试,进而评估生物种类及生长速率,为海洋生态环境评价提供实测资料;同时,在该区搭建了海洋㊁大气多参数实时综合监测平台,对波浪㊁潮汐㊁海流㊁浊度㊁侵蚀淤积㊁大气㊁水质以及生物指标进行全面系统监测,为多场耦合模型提供监测数据.基于空中㊁陆地㊁海底多方位㊁多手段㊁多目标的综合地质调查,建立了支撑多圈层作用下的海洋生态环境质量动态监测㊁评价体系,为近岸海域生态环境变化趋势分析㊁模拟及其灾害预警提供全链条支撑服务.天津地调中心海岸带与第四纪调查研究团队作为支撑海岸带工程的核心部门,将持续瞄准海洋生态保护修复对海岸带地质调查工作的需求,探索地质调查支撑服务近岸海域生态环境保护修复工作的新模式,切实服务于渤海海洋生态环境保护修复.(来源:天津地调中心２０１８１１０１)广州海洋局深水重磁勘探拖曳系统海上试验成功㊀㊀２０１８年底,中国地质调查局广州海洋地质调查局通过其牵头承担的国家重点研发计划项目 深水油气近海底重磁高精度探测关键技术 ,联合国内多家科研单位自主研发的深水重磁勘探拖曳系统 探海谛听 ,在顺利完成水槽试验和湖上试验后,搭载广州海洋局 海洋四号 科考船圆满完成了第一次功能性规范化的海上试验.本次海试设备包括项目研发的定深拖体和探测拖体,其中探测拖体上安装了水下三分量磁力仪和水下捷联式重力仪.此外,还配备了船载海洋重力仪㊁海洋磁力仪㊁水下定位系统㊁地磁日变观测站㊁海流计㊁温盐深㊁声速计和多波束系统等辅助设备.海试点选址南海北部陆坡区５００m和２０００m水深海域,主要进行２ ５~５节船速的功能性试验㊁往返重复性测量和交叉线测量,以及深水环境拖体适应能力考察,正常工作最大水深达２０４１m,共完成８条测线,长度约１６０k m,获得了一批宝贵的海试原始数据.目前,国内外在海洋水下全空间的重磁场理论及技术方法研究方面还处于空白阶段,也尚未开展水下动态重力及三分量磁力测量研究工作, 探海谛听 的成功研发将为我国深水油气资源调查提供新的理论与技术手段.(来源:广州海洋局２０１８１２１９)７。

第36卷第6期2016年11月海洋测绘HYDROGRAPHIC SURVEYING AND CHARTINGVol. 36,No. 6Nov.,2016D01:10.3969/j.issn.1671-3044.2016.06.009海洋磁力仪性能指标分析与测试任来平\王耿峰、张哲、马越原2,葛忠孝1(1.海军海洋测绘研究所，天津300061; 2.解放军信息工程大学地理空间信息学院，河南郑州400052)摘要：海洋磁力仪性能测试和评价是海洋磁力测量前期技术准备的重要内容，也是当前海洋磁力测量规范要 求的薄弱环节。

研究了海洋磁力仪的性能指标的具体含义，提出了切合实际的海洋磁力仪性能指标测试内容、流 程、方法和要求，采用G-882G SX海洋磁力梯度仪实测数据，计算了海洋磁力仪动态噪声、内符合精度和外符合精 度等关键指标，为海洋磁力仪性能测试工作提供了技术指导，也为海洋磁力仪国产化中面临的性能指标论证和设 计提供了依据。

关键词：海洋磁力仪;性能指标;测试方法;G-882G SX;动态噪声；内符合精度;外符合精度中图分类号：P716+.82 文献标志码：B文章编号：1671-3044(2016)06-0038-051引言随着国家海洋开发战略的实施，海洋磁力仪的应用更加普遍。

按照工作原理，目前使用的海 洋磁力仪可划分为质子磁力仪和光栗磁力仪，均 属于电子仪器[1-2]。

不同类别的磁力仪均具有其优缺点，分别适用于不同的作业场合和作业条件，无法相互取代[3-4]。

国内常用的海洋磁力仪主要 有美国G eom etries公司G-882型光栗磁力仪[5]和 加拿大Marine M a g n e tic s公司的S e a S P Y型 O verhauser质子磁力仪[6]。

质子磁力仪的绝对准确度高、技术成熟、成本低，适用于采样率较低的 绝对测量。

光栗磁力仪采样率最高、噪声水平低，适用于采样率和灵敏度要求较高的相对测量，但 其存在盲区和能耗高等不足。

海洋磁力探测技术的应用研究海底管线主要包括供水、供油、供气、排污等铁质、水泥质的管线和供电、通信等电缆和光缆，均存在明显的磁异常状况，可以用来快速准确探明海底管线的平面位置和走向，其优点是显而易见的，并且完全不受海底管线的埋深限制。

但是，由于磁法勘探的基础是海底管线与周围介质的磁性差异，这种差异容易受到管线埋深和周围介质的影响，另外，鉴于磁法勘探的深度确定是通过数学计算或正反演拟合而得，故其在纵向深度的探测精度需要其他更加直接的方法验证，比如人工探摸验证，或者采用其他的物探方法进行验证。

标签：海洋；磁力；探测技术1 工作原理1.1 海洋磁力测量技术光泵磁力仪建立在塞曼效应基础之上，下图所示为光泵磁力仪原理框图。

一个装有碱金属蒸气的容器（吸收室）是光泵磁力仪的核心部件。

光源产生的光线经过透镜、滤镜和偏振片后形成红外圆偏振光，偏振光随即通过吸收室，之后光束聚焦在一个红外光检测器上。

图1 光泵磁力仪原理框图红外圆偏振光进入吸收室后，光子将撞击到碱金属原子。

如果碱金属原子拥有相对于光子合适的自旋方向，光子将被捕获并使得碱金属原子从一个能级跃迁到另一个高能级，光子被捕获使得光束强度被削弱。

一旦大多数碱金属原子已经吸收过光子并处于不能再吸收其它光子的状态，则吸收室所吸收的光线将大幅度减少，并将有最多的光线击中光检测器。

这时如果有具特定频率的震荡电磁场进入吸收室内，原子将被重新激发至能够吸收光子的方向上，这时将有最少的光线击中光检测器。

这个特定频率被叫做拉莫尔频率（f），拉莫尔频率与环境磁场有着精确的比例关系，因而可以通过测量光检测器上光强度最弱时的震荡电磁场的频率来测量环境磁场T的大小。

即T=Kf （1）式中T为被测环境磁场，f为拉莫尔频率，K为比例因子。

K对于特定的碱金属来说为一常数，K因碱金属的不同而改变。

当外磁场T变化时，改变此震荡电磁场的频率，使其始终维持通过吸收室的光线最弱，即使震荡电磁场的频率自动阻踪外磁场的变化，从而实现对外磁场T的连续自动测量。

0引言海底的磁力信号具有特定的分布规律，人为制造的工程结构与海底天然形成的地质结构在磁信号上存在较为明显的差异，金属管道、海底电缆等工程设施的磁异常特征可用于判断其运行状态，为检修维护工作提供重要的参考依据。

油气管道埋深较大，常规的检测方法难以奏效，将磁力探测技术应用于海底油气管道的状态检修与评价，能够产生良好的实用价值，故对其开展研究。

1海洋管道工程磁力探测原理1.1探测原理及设备海洋工程磁力探测的主要仪器设备为磁力仪，油气管道多为金属材质，其上覆层为抛沙、碎石、块石，周围是广泛分布海洋地质层[1]。

不同类型的材料具有差异化的磁力特征，该项目输气管道为耐压钢管，磁化率明显大于上覆层的各类物质，同时也高于自然形成的海洋地质层。

磁力仪能够检测磁力变化，形成磁力曲线，根据磁力异常可判断海底输气管道的位置、埋深等数据[2]。

表1为典型磁力仪的性能参数。

1.2海底管道磁异常强度计算方法海底管道是一种重要的能源输送设施，其在海洋工程领域的应用十分广泛。

在海底管道项目设计及施工过程中，相关工作人员深入了解海底管道的磁异常特性，对于确保海底管道安全运行至关重要。

本次研究中，相关工作人员可以将海底管道等效为圆柱形磁体，借助该等效模型分析磁异常现象，并为进一步的研究提供理论基础。

在无外界磁场干扰的情况下，研究人员利用式（1）计算海底管道的磁异常强度。

该公式基于磁场理论以及磁异常原理推导而得。

通过这个公式，研究人员可以得到磁异常强度与管道参数、磁场强度、管道埋设深度等因素之间的关系，从而为实际工程应用提供参考依据。

而对于已有的海底管道设施，研究人员通过测量其磁异常强度，对管道实际工作状态进行实时监测，及时发现潜在的安全隐患（详见表2）。

通过对磁异常数据的分析，研究人员可以了解管道的磨损、腐蚀等情况，从而采取相应的维修措施，确保管道的安全运行，具体计算公式为：（1）式中：ΔT 为管道的磁异常强度；m s 为磁矩；将真空中的磁导率记为μ0；h 为磁力仪拖体和管道圆柱体轴心之间的垂直距离；在磁异常检测中，需要通过GPS 建立XOY 坐标系，管道的走向与X 轴平行，x 为测点在X 轴上的方向；i s 为有效的磁化倾角；I 0表示磁性体的倾斜角；A'为地磁场正北方向与X 轴正方向的夹角[3]。

一、实验目的1. 熟悉航海仪器的基本原理和结构；2. 掌握航海仪器的使用方法和操作技巧；3. 提高航海仪器的维护和保养能力；4. 培养团队协作精神和实践操作能力。

二、实验内容1. 磁罗经实验2. 回声测深仪实验3. 罗经校正实验4. 航向陀螺仪实验三、实验原理1. 磁罗经实验：磁罗经是一种利用地球磁场指示船舶航向的仪器。

实验原理是通过观察磁针在地球磁场中的偏转角度，确定船舶的航向。

2. 回声测深仪实验：回声测深仪是一种利用声波探测海底深度的仪器。

实验原理是通过发射声波，测量声波从发射到接收的时间，从而计算出海底深度。

3. 罗经校正实验：罗经校正实验是为了消除罗经误差，提高罗经指示航向的准确性。

实验原理是通过调整罗经的校正器，使罗经指示航向与实际航向一致。

4. 航向陀螺仪实验：航向陀螺仪是一种利用陀螺原理指示船舶航向的仪器。

实验原理是通过陀螺的旋转运动，产生与船舶航向一致的力矩，从而指示船舶航向。

四、实验步骤1. 磁罗经实验（1）观察磁罗经结构，了解主要部件和校正器位置；（2）调整磁罗经，使其指向地球磁场；（3）观察磁针偏转角度，记录船舶航向；（4）对比实际航向，分析磁罗经误差。

2. 回声测深仪实验（1）了解回声测深仪结构，熟悉操作方法；（2）调整测深仪，使其指向海底；（3）发射声波，记录声波从发射到接收的时间；（4）计算海底深度，与实际深度对比，分析误差。

3. 罗经校正实验（1）观察罗经结构，了解校正器位置；（2）根据实际航向，调整校正器；（3）观察罗经指示航向，与实际航向对比，分析误差；（4）反复调整校正器，直至罗经指示航向与实际航向一致。

4. 航向陀螺仪实验（1）了解航向陀螺仪结构，熟悉操作方法；（2）启动陀螺仪，使其旋转；（3）观察陀螺仪指示航向，记录数据；（4）对比实际航向，分析误差。

五、实验结果与分析1. 磁罗经实验通过实验，磁罗经误差在±5°范围内，说明磁罗经具有一定的准确性。

NAVIGATION航海22Marine Technology 航海技术0　引　言在寻找海底金属障碍物时，一般只清楚其所在的大致区域，其确切的位置需要通过测量手段获取，以便于标记或者打捞。

磁力仪能准确探测铁磁物质所引起的磁异常，且不受空气、水、泥沙等介质的影响，灵敏度高，可有效感知海底金属障碍物，快速缩小障碍物的搜索范围，但受其测量方法影响，无法准确获知障碍物的位置。

利用多波束测深系统的水深全覆盖特点，对磁力异常区域进行扫测，将扫测数据建立格网形成三维模型，在三维模型上寻找异常点并标记位置，从而获取海底金属障碍物的准确位置。

1　系统构成磁力仪主要有拖鱼、控制器和定位系统构成，拖鱼内置姿态、方位等传感器，测量过程中可以实时了解拖鱼的方向、入水深度等参数。

多波束测深系统由探头、定位系统、光纤罗经（提供姿态和艏向）、声速剖面仪、控制器和高性能计算机构成。

2　作业流程首先，利用磁力仪对存在海底障碍物的区域进行磁力值探测，探测完成后，利用HYPACK 软件进行磁力值的色彩分区显示，在此基础上进行磁力异常区域的标记；其次，利用多波束测深系统进行磁力异常区域的扫测，并在扫测的数据基础上构建三维模型，在三维模型上寻找异常点并标记出准确位置；最后，结合两者的数据综合判断障碍物的形状大小和位置。

3　实例应用3.1　控制点比对测量前必须在控制点上进行GNSS 接收机的比对，比对差值须满足测量规范要求。

海底金属障碍物的应用技术王文静　董　慧（东海航海保障中心上海海事测绘中心，上海 200090）摘 要：磁力仪能准确探测铁磁物质所引起的磁异常，且不受空气、水、泥沙等介质的影响，但由于其采用拖曳式测量，灵敏度高但定位精度较差。

多波束测深系统测量过程中形成多个波束，可同时获得上百个水深点，实现水下地形的全覆盖测量，定位精度高但分辨率一般。

结合磁力仪和多波束测深系统的特点，综合应用于海底金属障碍物的精确定位。

应用结果表明，两者结合使用，大大提高了海底金属障碍物的判读和定位的准确性，证明该方法具有一定的可行性。

深潜水作业精密测量技术的研究与应用深潜水作业是一项高风险、高技术含量、高成本的工作。

而测量技术在深潜水作业中的应用是关键之一，它能够为作业提供精确的数据支持，确保深水作业任务的完成。

因此，深潜水作业中的精密测量技术的研究和应用具有重大意义。

一、深潜水作业中的测量技术1.声学测量技术声学测量技术主要通过水下声波的传播进行实时、高精度的测量。

这项技术具有测量精度高的优点，因为水下声波的传播速度较快，可以提供高速的数据传输，且能够通过声学设备来实现实时控制，便于对现场的情况进行及时调整。

它在深潜作业中广泛应用，如声纳、超声波测距仪、声速仪等。

2.光学测量技术光学测量技术主要是通过光的传播来实现深潜水作业的测量。

将光学传感器固定在测量器上，放入水下并与光源相连。

在水下照射光源，光学传感器将返回的光能量量荷枪实验，通过摄像机和计算机处理数据，并且可以实时将结果反馈到数据处理器内。

这种技术具有测量精度高、非接触等特点，已成为通用测量技术。

3.电子化学测量技术电子化学测量技术是通过测量水中成分化合物的电位变化来实现测量的技术。

该技术具有快速测量、高精度、非接触等特点，能够应用于海底的生态环境监测，如水质分析等。

二、深潜水作业中的测量需求在深潜水作业中，测量的目的主要是为了获取海底的精确数据来支持作业的进行。

例如，确定油气钻井的位置，测量管路连接的位置及其精度等。

此外，测量技术也广泛应用于制图、环境监测和全息成像等。

三、深潜水作业中测量技术的难点深潜水作业中的测量技术存在许多问题。

其中，最大的难点是水下环境的复杂性，仪器设备需要经受极端压力及不同水温、海洋生物的影响等不利环境因素的挑战，同时准确测量需要充分考虑海流、波浪等自然条件因素，而这些因素都会给测量结果带来很大的误差。

四、深潜水作业中测量技术的应用深潜水作业中测量技术的应用非常广泛。

例如，声纳技术已广泛用于水下物体的探测和图像重建。

利用光学测量技术可以在水下对珊瑚礁等生物进行全息成像测量和数据分析。

G-881 海洋铯光泵磁力仪在海洋工作中的使用张永昭张清华(广东海事局海测大队)摘要：由于具有高分辨率和高采样率，并且易携带操作，磁力仪在许多兄弟单位已经被广泛应用，它在搜寻沉船、飞机、航标、水雷等各种铁磁性物体中发挥了极大的作用。

希望通过本文能够使磁力仪在大队应急扫测中发挥更大的作用。

关键词：磁场、铁磁性物体、磁异常、磁力线一、地球磁场简介地球磁场作为一个客观存在的物理场已经是被认可的事实。

地磁场存在两极最强，赤道最弱的特征：两极约为60,000nT，赤道约为30,000nT。

地球上的每一点的磁偏角不同：赤道为0°，两极为90°，南半球的磁偏角为正，北半球的磁偏角为负。

地磁场特征如图1所示：60,000nT 30,000nT 60,000Nt图1-地磁场特征但是在地球的某一局部，磁力线平行，磁偏角相同。

由于地壳岩石磁性差异和分布不均匀性所产生的磁场分布变化，或由被探测目标体与周围物质存在磁性差异而产生磁场分布变化的现象，即被称为磁异常。

铁磁性物体在外磁场感应下产生的感应磁化强度存在以下等式：I=KB其中I：感应磁场强度，矢量；K：感应磁化系数，标量；B：外磁场，矢量。

二、磁力仪简介磁力仪主要用来进行地磁场的调查或鉴别磁异常的地质现象。

通过对地磁场的调查，我们可以获得对所调查区域磁场情况的总的了解；而磁异常的测得又为进一步判别被探测体的属性提供第一手数据资料。

按应用范围，磁力仪可划分为陆地、航空和海洋三大类。

海洋磁力仪主要用于海洋灾害地质调查、构造成像以及地质填图等场合，利用原子的能级跃迁时所吸收的辐射光频率与外磁场成正比的原理实现磁场测量的。

G-881海洋铯光泵磁力仪将具有极高分辨率性能的铯蒸气技术组合到低成本、小型化的系统中，具有高灵敏度和高采样率的特征，主要针对在小型船只上作业的浅水调查。

G-881磁力仪尤其适合于探测和定位各种尺寸的铁磁性目标，如铁锚、铁链、电缆、管线、配重石块和其它零散的船只残骸、不同规格的军需品、飞机、引擎和其它具有磁性的目标。