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实验与技术EXPERIM EN T&TECHNOLO GY 海洋磁力仪的原理与技术指标对比分析裴彦良1,2,梁瑞才1,2,刘晨光1,2,韩国忠1,2,李正光1,2(1.国家海洋局第一海洋研究所,山东青岛266061;2.海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室,山东青岛266061)摘要:针对现今世界市场上海洋磁力仪产品型号较多、技术指标复杂、应用范围不尽相同,产品的选用存在一定困难等问题,分别介绍了3种不同类型的磁力仪的工作原理,具体对比分析了各种磁力仪的技术指标,并简单介绍了磁力仪的应用及梯度仪组合方式。
结果表明标准质子旋进式海洋磁力仪灵敏度较低,存在进向误差,但无死区,价格最为低廉,适合于对灵敏度要求不高的工程和科研地球物理调查。
Overhauser海洋磁力仪的灵敏度高,无进向误差,无死区,价格便宜,适合于大多数工程和科研地球物理调查。
光泵式海洋磁力仪灵敏度和采样率最高,梯度容忍度最大,但存在死区和进向误差问题,适用于高精度的海洋磁力梯度调查和航空磁力调查。
分析结果显示:各种类型的磁力仪各有优势,具体选用应以具体情况而定。
关键词:海洋磁力仪;梯度仪;质子旋进;Overhauser海洋磁力仪;光泵;技术指标中图分类号:P318.63 文献标识码:A 文章编号:100023096(2005)1220004205 磁法勘察一直是地球物理调查的重要内容,特别是在海洋地球物理调查中,由于海上地震勘察耗资巨大,大面积地震调查比较困难,所以磁法勘察就更为重要。
世界各国对海洋调查越来越重视,磁法勘察仪器也得以快速发展。
磁力仪按工作原理可以分为质子旋进式、欧弗豪塞(Overhauser)式和光泵式等3种不同类型。
经过几十年的发展,海洋磁力仪在灵敏度、分辨率和精度等方面有了很大提高,并出现了多种类型的海洋磁力梯度仪。
现在生产磁力仪的厂家主要有中国船舶重工集团公司第七研究院第七一五研究所,美国GEOM ETRICS公司,加拿大Marine Magnetics公司,加拿大GEM System公司和法国G eomag SARL公司等,这些公司分别侧重于生产和研发其中一种或两种类型的磁力仪并各具特色。
水下大型目标的磁探测研究的开题报告一、选题背景随着科学技术的发展以及人们对深海资源进行的深入探索，水下大型目标的磁探测技术受到了越来越广泛的关注。
其中，水下大型目标磁探测技术是指利用磁学原理对水下目标进行非接触性探测和识别，具有广泛的应用前景，如水下遗址探测、矿产勘探等。
目前国内外在水下大型目标磁探测方面已取得了一定的研究成果，但仍有一些问题需要进一步解决和完善。
因此，对于水下大型目标磁探测技术的研究具有重要意义。
二、研究意义1. 促进海洋资源开发水下大型目标的磁探测技术可以帮助人们更好地了解深海中的资源分布情况，为海洋资源开发提供依据，具有很大的开发潜力。
2. 推进海洋科学研究水下大型目标磁探测技术可以用于探测海底地质结构等信息，为海洋科学研究提供了新的手段和平台。
3. 提升水下目标探测能力水下大型目标的磁探测技术可以帮助人们发现和识别在海底和水下的非金属和难以探测的目标，如舰船、飞机等，提升水下目标探测能力，有助于保障海洋安全。
三、研究内容本文旨在研究水下大型目标磁探测技术，并重点探讨以下内容：1. 水下大型目标磁性特征分析。
2. 磁场理论研究及磁异常计算方法。
3. 水下大型目标磁探测仪器研制。
4. 水下大型目标识别算法研究。
5. 实验验证及应用场景分析。
四、研究方法在研究水下大型目标磁探测技术的过程中，我们将采用多种研究方法，包括文献研究、实验研究、数据分析、模拟计算等技术手段，并结合实际应用场景，对该技术进行验证和应用，从而得出科学且可靠的研究成果。
五、预期成果1. 对水下大型目标磁探测技术的理论和实际应用进行深入探讨，研究该技术的基础理论和关键技术。
2. 提出水下大型目标磁探测仪器的设计和制造方法，设计出适用于实际应用的高性能磁探测仪器。
3. 建立水下大型目标磁性特征的分析模型，研发出水下大型目标的磁异常计算方法，实现对水下大型目标的非接触性探测。
4. 研究水下大型目标识别算法，实现对水下目标的识别和分类，并提高水下目标探测的精度和效率。
第４３卷 第６期２０２１年１１月物探化探计算技术ＣＯＭＰＵＴＩＮＧＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳＦＯＲＧＥＯＰＨＹＳＩＣＡＬＡＮＤＧＥＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＸＰＬＯＲＡＴＩＯＮＶｏｌ．４３ Ｎｏ．６Ｎｏｖ．２０２１收稿日期：２０２０ １１ ２３基金项目：中国地质调查局项目（ＤＤ２０１９１００３）第一作者：杜润林（１９８７－），男，博士，工程师，主要从事海洋重磁数据处理解释等，Ｅ ｍａｌｉ：２７７４９１６８７＠ｑｑ．ｃｏｍ。
文章编号：１００１ １７４９（２０２１）０６ ０７７５ ０６深远海磁力日变观测系统设计及应用杜润林１，孙建伟１，陈晓红２，刘李伟１，２，李攀峰１（１．青岛海洋地质研究所青岛 ２６６０７１；２．中国石油大学（华东） ２５７０６１）摘 要：磁力日变是影响海洋磁力测量精度的最主要因素，深远海区域因远离陆地难以设立磁场日变观测站获取磁力日变资料。
这里设计一套适宜在深远海区域进行磁力日变观测的潜标系统，有效提升了远海区域磁力日变观测数据的质量，且引入的精准定位技术显著降低了回收风险。
应用该系统在西太平洋海域获得了３２ｄ连续、平稳的实测地磁日变数据。
对磁力数据进行了日变校正，得到平差后的磁力异常均方根误差符合规范要求，验证了该潜标系统所获取数据的可靠性与准确性，为深远海地磁日变资料的获取提供借鉴。
关键词：潜标系统；磁力日变；深远海中图分类号：Ｐ６３１．４ 文献标志码：Ａ 犇犗犐：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ １７４９．２０２１．０６．１２０ 引言在海洋磁力测量中，磁力日变影响是海洋磁力测量的最主要误差源。
但在深远海区域进行磁力测量时，工区远离陆地，无法架设陆地磁力日变站，因此现阶段，国内已陆续有相关单位开始直接在测区或测区附近布放潜标式海底磁力日变站，并取得了一定成功经验［１－３］。
在已有工作的基础上，对潜标式海底磁力日变站的设计和布放进行了改进，每套潜标系统至少布设两个磁力日变站，确保日变数据的完整性，并在关键部位进行加固，提高整套系统的安全性。
海洋磁力测量技术应用及发展现状一、引言海洋是地球最广阔的区域，占地球表面积的71％，目前海底还有95％的未知世界。
21世纪是海洋世纪，着力打造“向海经济”，搞好“21世纪海上丝绸之路”，发展海洋磁力测量技术是海洋测量技术的重要组成部分。
海洋磁力测量技术是认识和开发海洋的重要手段，海洋磁场信息是海战场环境信息建设的重要组成部分，也是地球物理场和海洋地质科学研究的主要内容之一。
海洋磁力测量的对象主要是地磁场或地磁异常场。
地磁场是随时间和空间而变化的矢量场，海洋磁力测量技术属于弱磁场探测技术，海洋磁力测量的任务就是通过各种手段获取海洋区域地磁场的分布和变化特征，为进一步研究、解释和应用海洋磁力信息提供基础数据支撑。
海洋磁力测量在军事领域和民用领域都有广泛应用，高精度的海洋磁场信息可为地震监测与研究、海底地质研究、海洋矿产资源勘探、海洋沉船打捞搜救、海洋油线管道调查、水下磁性目标探测、导弹地磁匹配导航、水下潜器自主导航等方面提供重要的基础资料。
海洋磁力测量技术涉及到磁力仪传感器技术磁场测量数据的采集、磁力测量信息的处理、磁场模型的建立以及磁力成果与应用需求的结合等多方面的问题。
当前我国海洋磁力测量技术处在发展阶段，我国海域和部分重要海区精密海洋磁力测量，还是以船载地磁总场测量为主，航空磁力测量为辅。
磁场信息获取手段不完备、测量平台效率低、测量要素不齐全、测量区域覆盖不全等问题普遍存在。
本文结合海洋磁力测量技术在海洋工程和军事方面的应用需求，对海洋磁力测量技术发展现状进行了评估对发展前景进行了展望。
二、海洋磁力测量技术在海洋工程上的应用近年来随着海洋磁力测量相关技术的不断发展，技术越来越成熟，海洋磁力测量技术在民用领域应用范围越来越广。
比如，海洋磁力测量发现了海底条带状磁异常，为板块构造学说提供了重要依据。
海洋磁力测量技术在海洋工程开发上有广阔的空间。
（一）海底光缆铺设中的应用海洋磁力探测技术是通过探测海底线缆引起的地球磁场变化，从而实现对海缆的探测和定位。
试析海洋磁力仪的应用
摘要:目前来说,磁力仪分为质子旋进式与光泵式两种基本类型,本文就围绕着质子旋进式与光泵式两种海洋磁力仪对其应用展开了探讨,并且对质子旋进式海洋磁力的一个发展分支——Sea Spy磁力仪的原理及应用进行了介绍,最后,对海洋磁力仪的其他应用做了简要概述。
关键词:质子旋进式光泵式Sea Spy
人们在早期的生产实践活动中就已经对地磁场有了初步的认识,磁力线是从地球的北极出发一直延伸到地球的南极的,随着时间的推移,科技在不断进步,磁力仪的种类发展越来越来多。
众所周知,磁法勘测在海洋地理调查中起着至关重要的作用,所以海洋磁力仪的普及使用也在海洋调查中大面积开展起来。
1 海洋磁力仪的原理与应用
在被大家熟知每一片地球区域,相关磁力场都是有规律的存在与分布着的。
某一区域的的磁力场如果受到外界铁质物体的入侵,则这个磁力场将会受到铁质物体在磁力场中产生的相对于本磁力场的外力作用,从而对该磁力场造成干扰。
这些外力干扰基本上都是存在于这个入侵的铁质物体的周围的。
磁力在磁场中的相关应用可以帮助工作人员测量出某个地球区域的磁场强度,如果磁场受到外来入侵,导致了场强变化,放置在其中的磁力仪也会相应地改变磁力数值,由于能够
改变磁力场的物质都是铁磁物质构成的,所以磁力仪能够勘测出任何会使磁力场发生改变的物体,同样,磁力仪的使用能够满足人们的应用需要。
海洋磁力仪就是测量地球磁力场强度的一款精度很高的测量设备。
磁力仪的两种基本类型分为质子旋进式与光泵式两种,Sea Spy磁力仪是质子旋进式的一个发展分支,它也属于质子旋进式。
1.1 质子旋进式磁力仪
标准质子旋进式磁力仪是将少量附有氢原子核的液体,比如说甲醇或者煤油之类的,装入其传感器中。
在这些液体中,除了氢原子核能够显示较为微弱的磁矩,其的自旋磁矩并没有被抵消,液体中的其他分子的自旋、电子轨道以及原子核自选的所有相关磁矩都被成对地进行了彼此抵消。
氢原子在外磁场强度为零值时的磁矩取向是任意无规则的。
当传感器中富含氢原子的液体周围被附加上了由线圈产生的强大的人造磁场,则这个然早磁场会引起液体中的大量质子向同一方向自旋,并且这些质子的排列方向都是定向地以人造磁场方向为自旋轴进行排列的。
一旦这种人造磁场消失,就会发生质子旋进现象,具体表现为氢原子在地磁场力与其的原本持有的自旋惯性的相互作用下以同样的相位往磁场方向旋进。
在质子旋进的初期阶段,由于质子的相位相同,通过其磁性的宏观显示,质子有周期性在容器外的线圈进行切割,从而发出相应地电感应
的信号,切割频率与其的旋进频率是大体相同的。
但是热搅动会引起进动一致性的降低,这就会使得电感应信号也随之发生很大的改变,具体表现为电感应信号的急剧下降,所以,要在衰变钱的0.5s也就是心噪值较高时来对质子的旋进频率进行详细具体的测量。
然后通过对旋进信号的频率测量结果的出地磁场的场强大小。
1.2 Sea Spy磁力仪
Sea Spy磁力仪作为质子旋进式磁力仪的发展与延伸,虽然它也是以质子自旋共振原理为基础的,但是其较质子旋进磁力来说还是做了相当大的改进的。
Sea Spy磁力仪的相关效应是通过电子-质子的偶合现象达到质子极化这一目标的,这是Sea Spy磁力仪与质子旋进最大的不同之处。
Sea Spy磁力仪是将一种经过特殊处理的富含着带有一个游离电子的放射性原子的相应的化学试剂添加到富质子液体当中。
其中的游离电子在暴露于某种特定的跃迁能级较低的低频射线中被有效地激发,它将自己的能量就近传给相近的质子,但是并不辐射出射线来释放相关能量,这样在对质子的极化时就不需要施加过于强大的人造磁场。
Sea Spy磁力仪最大输出信号是由相关的化学试剂来决定的,其预输入传感器的能量并无太大关系。
所以,只使用l～2W的能量磁力仪传感器就能够清楚产生相关的强大进动信号,这是标准的质子磁力仪则即使耗费上千瓦的能量也无法匹敌的,Sea Spy磁力仪很大程度上提高了质子磁力仪的可用信息量,相比于标准的,其的采样频率是相当高
的。
Sea Spy磁力仪拥有着标准质子磁力仪同样的优良精确特性,其也具有很强的长期稳定性,所以,Sea Spy磁力仪作为质子磁力仪的扩展与延伸,其更具灵敏度,对电能的节约也是很明显,带宽更大。
1.3 光泵磁力仪
光泵磁力仪是在20世纪中期出现的的新型磁力仪器,其可以进行连续观测,对周围磁场的梯度要求不是特别严格,不需要具体定向,无零点漂移而且灵敏度是十分高的。
光泵磁力仪在接通传感器的电源后,磁力仪射灯振荡器的RP功率会逐渐增强至整个射灯都开始发光,而后降低振荡器的相应功率,使其光线可进行调控,吸收室由于强光的照射温度会逐渐变高,使得铯原子发生物理变化,气化成蒸汽。
在以上过程中,相应光线会经过一个透镜变成平行光线,而后经过滤波器,产生具有特定波长的光线,然后再通过偏振镜使得其产生极化方向相反的两束光线,让其射向吸收室,这两束光线分别通过吸收室中的两个被看做独立的的分室中的,光线在通过吸收室后,再经过其中第二个透镜使其聚焦在相应地光敏元件上,最后通过检测光电流的变化放大取得地磁场强的最终测定。
2 海洋磁力仪的其他应用
海洋磁力仪的操作实际上是非常简单的,磁力仪一般经过基本测
试后,在以后几个月内的实际使用中都不需要做大的调整,不过在每次的船上作业前还是建议检修海洋磁力仪,确保机器的正常运转,在航海船只受地域以及风浪影响的时候,经常会出现船上铁制品的客观遗失,在样的情况下就可以应用海洋磁力仪,其可以发挥很大的作用。
综上可知,海洋磁力仪作为海洋工程中的重要勘测工作,因其精度高、准度好,深度跨度大优良特点,越来越广泛地应用在海洋工程磁力勘测工作中,为航海事业的发展推波助澜。
参考文献
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