试析海洋磁力仪的应用

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。

磁探仪反潜原理
磁探仪反潜原理主要是利用地球的磁场和潜艇对地球磁场的干扰来探测潜艇的存在。

具体来说，磁探仪通过探测潜艇对地球磁场的干扰，可以确定潜艇的位置和航向。

当潜艇在水下航行时，由于其金属结构和航行产生的磁场变化，会对地球磁场产生干扰，这种干扰会被磁探仪探测到。

磁探仪将探测到的信号转换为电信号，经过处理后，机组人员可以判别是否有潜艇在活动。

磁探仪通常安装在反潜巡逻机上，利用360°全方位对海搜索雷达和空投式的声呐浮标等设备进行整合，形成一个完整的反潜系统。

反潜巡逻机在特定海域长时间滞空巡逻，利用磁探仪和雷达等设备定位敌方潜艇的大致位置，然后投放声呐浮标获取准确的目标信息。

一旦探测到潜艇，反潜巡逻机可以自行投掷鱼雷、深水炸弹或者向舰队报告，并共享目标数据，由舰队发射反潜导弹攻击潜艇。

总之，磁探仪是一种利用地球磁场和潜艇对地球磁场的干扰来探测潜艇的设备，是反潜系统的重要组成部分。

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。

磁法在海洋地球物理勘探中的应用地球物理勘探是一种通过对地球内部物理性质进行观测和研究，以获取地下信息的科学方法。

在海洋地球物理勘探中，磁法是一种常用的方法。

本文将重点介绍磁法在海洋地球物理勘探中的应用。

一、磁法原理和方法磁法是利用地球的磁场和地下物质的磁性差异进行勘探的方法。

地球的磁场是由地下的大地构造和地壳内磁性物质的分布所决定的。

磁法勘探主要依靠测量地磁场的参数，如地磁强度和地磁倾角等，来推断地下物质的磁性性质和空间分布。

在海洋地球物理勘探中，常用的磁法测量设备是磁力计。

磁力计是一种用于测量磁场强度和倾角的仪器，通常由磁棒和指示装置组成。

磁法测量过程中，磁力计会通过船载设备或者浮标悬挂在海面上，沿着不同的航线进行测量，获取一系列地磁数据。

二、磁法在海洋地球物理勘探中的应用1. 海底地壳磁性差异的分析海洋地球物理勘探中的一项重要任务是研究海底地壳的形成和演化过程。

通过测量海底地壳的磁性差异，可以推断出地壳的岩性和构造。

磁性差异主要由海底火山活动和板块运动等地质过程所引起，这些过程会导致磁铁矿物的形成和沉积，从而改变地下岩层的磁性特征。

2. 海底断层和构造的研究海底断层是海洋地壳中的一种常见地质现象，它是海洋地壳板块运动的结果。

通过对海底断层的磁性差异进行测量和解释，可以研究板块运动和地震活动的机制。

磁法勘探能够提供关于海底断层的位置、走向、位移等信息，对研究地震和地壳运动具有重要意义。

3. 海底矿产资源的勘探海洋地球物理勘探中的另一个主要任务是寻找海底的矿产资源。

一些富含磁性矿物的矿床，如铁矿石和锰结壳等，常常通过磁法方法进行勘探。

通过测量海底的磁性异常情况，可以推测出矿床的类型、规模和分布范围，为矿产资源的开发提供依据。

4. 海洋地磁场变化的研究地球的磁场是一个动态的系统，它会随着时间和空间的变化而产生变化。

海洋地球物理勘探中的磁法方法，还可以用于研究海洋地磁场的变化规律和机制。

通过长期观测和分析磁场数据，可以了解海洋地磁场的季节性和年际性变化，以及地磁活动与太阳活动的关联。

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------磁力仪用途的介绍磁力仪用途的介绍磁力仪就是通过磁敏传感器测量磁场并记录的一种磁法勘测设备。

磁敏传感器是对磁场敏感的元器件，具有把磁学物理量转换为电信号的功能。

它在地学领域中主要是用来测量地磁参量，供地球物理研究和找矿勘探使用。

目前，常用与地学领域中的磁敏传感器主要有质子旋进式磁敏传感器，光泵式磁敏传感器， SQUID（超导量子干涉器）磁敏传感器，磁通门式磁敏传感器，感应式磁敏传感器，半导体磁敏传感器，机械式磁敏传感器等。

应用不同的磁敏传感器所制造出来的磁力仪也分很多种，目前市场上应用比较广的主要有这么 3 种：1. 三分量磁力仪：它是应用磁通门式磁敏传感器研制的，这种磁力仪能够检测 3 个磁场分量和总磁场值，它既可以完成地面的磁法测量，也可以采集矿井下的磁法数据，测量结果精确，但其测量速度较慢，工作效率不高，一般应用在一些复杂的磁场勘探中，如磁偏角，磁倾角的测量，野外找矿一般较少用到。

2. 质子磁力仪：质子旋进式磁敏传感器是利用质子在地磁场中的旋进现象，根1/ 6据磁共振原理研制成功的，用这种传感器制作的测磁仪器，在国内外均得到广泛应用。

由于其轻巧耐用，操作简单方便，工作效率高，测量精度高，稳定性好。

在野外探矿所表现出的优越的性能，所以各种功能的质子磁力仪应运而生，质子梯度磁力仪，高精度质子磁力仪，甚低频磁力仪，步行磁力仪等应用到找矿的各个领域，是地质工作者最好的找矿帮手。

3. 光泵磁力仪：应用光泵式磁敏传感器研制的磁力仪叫做光泵磁力仪，目前光泵磁力仪是最先进的磁法探测设备，已经应用到陆地，航空，海洋等各个领域，其测量精度极高，稳定性极强，是磁法科研的最佳工具。

海洋磁力仪分类
海洋磁力仪根据其使用方法和应用领域可以分为多种分类。

以下是一些常见的分类方式：
1. 应用领域分类：
- 海洋磁力勘探仪：用于海底地质勘探、海洋矿产资源调查等。

- 海底地磁观测仪：用于测量海底地磁场的变化，研究地球磁场的变化和地球物理现象。

- 海洋磁力测量设备：用于对船舶、潜艇等水下器材进行磁力场测量。

2. 使用方法分类：
- 主动式磁力仪：通过产生磁场并测量其它磁场的变化情况来判断磁场的变化。

- 被动式磁力仪：通过接收来自地球磁场等外部磁场的变化来测量磁场的变化。

3. 测量方式分类：
- 绝对磁力仪：通过绝对测量的方法来测定磁场的强度和方向。

- 相对磁力仪：通过相对测量的方法来测定磁场的变化。

4. 测量范围分类：
- 低场磁力仪：用于测量较弱的磁场，一般适用于地质勘探和地球物理研究。

- 高场磁力仪：用于测量较强的磁场，一般适用于磁性材料
的测试和磁场强度的测量。

需要注意的是，以上分类方式只是一种可能的分类方式，实际上海洋磁力仪的分类还可以根据其他因素进行进一步细分。

经验交流▏G－882G型海洋磁力仪在海洋工程勘察中的性能分析与应用伴随国家海洋发展战略的实施发展，海洋磁力仪的应用更加广泛，根据实际应用情况来看，常见的海洋磁力仪类型主要是质子磁力仪和光泵磁力仪，都是电子仪器的一种。

结合不同的作业施工条件需要选择不同型号的海洋磁力仪(如表1所示)。

其中，标准的质子旋进海洋磁力仪是最早的海洋磁力仪，灵敏度很高，没有死区，拥有进向误差，质子磁力仪的计量精确度高、技术发展成熟、开发成本费用低，适合应用在采样率比较低的绝对测量操作中。

Overhauser海洋磁力仪具有高灵敏度、没有死区、价格廉价等方面的特点，采样率达到了4Hz，操作简单，适合应用在工程测量和科研物理调查研究工作中。

光泵式海洋磁力仪灵敏度达到了0.01nT，梯度的容忍度超过了质子旋进式磁力仪，速率达到了10Hz。

但是受工作原理的影响，在应用的过程中容易出现死区和进向误差。

光泵磁力仪具有噪声低、采样率高的特点，适合应用在对灵敏度和采样率要求比较高的相对测量操作中，但是具有耗能高等的应用局限。

表1 G－882G型海洋磁力仪和其他海洋磁力仪对比分析型号G877 Overhauser G882G工作原理标准质子旋进质子旋进铯光泵分辨率0.1 0.001 0.001灵敏度0.1～3Hz 0.01 0.01～1Hz绝对精度＜1 0.2 ±2梯度容忍度－＞1000 ＞20000死区无无0～15,75～90进向误差±1无±0.5温度漂移－无0.05耗电48～64 1～3 150采样速度0.1～3 0.1～4 0.1～10本文以G－882G型海洋磁力仪为例，分析了光泵磁力仪的工作原理，对G－882G型海洋磁力仪进行技术指标分析，并介绍其在海洋工程勘察中的应用。

一、G－882G型海洋磁力仪工作原理光泵磁力仪工作原理具体如图1所示。

根据图1发现光泵磁力仪的核心部件是含有碱金属蒸汽的容器。

光源产生之后通过透镜、滤镜和偏振片形成红外圆偏振光，红外圆偏振光在经过吸收室之后将所有的光束聚集在一个红外光检测仪器上。

基于水下磁异常的潜艇探测技术0引言目前以声响讯号探测水面下的人造物体成为运用最广泛的手段。

但由于复杂的海洋环境，声纳探测的灵敏度受到一定的限制，同时，声纳探测还有自身的诸如“声影区”的局限，探测海洋中的运动物体（如潜艇）和海洋资源，非声探测技术将发挥重要的作用，其中水下磁场探测技术是一种基于磁异信号的目标探测技术，是近年来随着磁传感器的测量精度不断提高而新兴的一种目标磁探测技术。

虽然电磁波在水中衰减的速率非常的高，但随着减声降噪技术的发展，磁测量定位可以准确地推算出磁体与探头之间的相对位置，获得磁体在不同的位置下准确的磁场信息，磁探测技术被广泛地应用于军事设施上可以定位侵入防护区域的磁性目标（坦克，潜水艇，导弹等）的探测。

因此，开展水下目标磁探测研究，根据水下大型目标磁场的远场分布特征，建立目标磁场分布的探测模型，对水下大型目标进行远程探测，迅速准确地判断出目标物的类型，并进一步对其进行定向与定位，已成为在现代海战中取得决胜的关键性因素。

1水下目标磁异常探测原理磁探测技术是各种非声探测中发展较早、技术较成熟的一种探测方法，与声纳技术相比具有识别能力高、运行时间短、定位精度高及成本低等优点。

海洋磁探测是搜索水下磁性体最有效的手段之一，这些磁性体产生的感应磁场叠加在海洋磁背景场之上，会导致海洋磁背景场明显畸变，会改变所在位置周围空间的地磁场分布，从而产生磁场异常信号，通过测试和处理磁异信号，可以得到反映磁性目标的探测信息，其物理基础为：含有铁磁性物质的物体会改变所在位置周围空间的地磁场分布，从而产生磁场异常信号，其原理如图1所示。

图 1 磁异常现象示意图可见基于磁异信号的目标磁探测技术与磁异常场和地磁场有关。

对磁性目标的探测信息的提取都是通过对磁异信号的测量，从地磁场（近似均匀场）为背景中提取出来的。

2水下磁异常探测研究现状2.1潜艇磁场模型建立分析目标的磁特性可以使磁异常探测系统准确确定目标，根据磁场来源可将用于水下目标探测的电磁场主要有四种：第一种是水下潜艇一般都是由不同金属构成的，不同金属之间会产生电化学腐蚀电流从而产生的感应电磁场，还有就是为了防止海水腐蚀金属，外加电流阴极保护系统(ICCP)产生的电磁场(CRE和CRM)；第二种是螺旋桨扰动腐蚀相关产生的轴频电磁场；第三种是舰船各种机电设备泄漏到海水中的电流产生的工频电磁场；第四种是水下目标的铁磁性金属结构的剩磁场和感应磁场。