水下磁异常探测教学文案
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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。
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。
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。
海洋磁力测量及海洋磁异常的应用摘要海洋磁力测量是海洋地球物理调查方法之一,是以海底下岩层具有不同的磁性并产生大小不同的磁场为原理,在海上进行地球磁场测定。
简要介绍海底磁力测量的发展及其特点,设计与实施和海底磁异常的应用。
关键词海洋磁力测量;磁异常;应用海洋面积几乎占整个地球表面面积的四分之三,所以在海洋上若不进行磁力测量,地磁科学就失去了意义,地磁场的各种现象也就不会在航海中到如此广泛的实际应用。
不论在地球表面上还是地球以外的直接观测,都证明地球的周围存在着磁场。
可是,如果在相互距离足够远的各点上进行同样的试验,就会发现:对于整个地球表面而言,磁场不是均匀的。
海洋磁力测量最主要的目的是为了保证航海的需要及研究海底的构造。
海洋上的磁场是非常复杂的,特别是直接观测海底是很不容易的,因此,海洋磁力测量具有一些独特的特征。
1 海洋磁力测量1.1 海洋磁力测量的特点海洋磁力测量具有如下的特点:一方面要在不断改变着自己的空间位置(船本身在航行,洋流在流动等)的船上进行观测;同时船本身的固有磁场也在随船的空间位置的改变而改变。
因此,在制定观测方法时应同时考虑这两方面的因素。
1.2 海洋磁力测量的发展在哥伦布发现磁偏角之后的200多年间,海洋上的磁力测量只是偶然现象。
17世纪末,英国海军对磁偏角和磁倾角首次做了系统的测量。
根据此次获得的数据出版了第一份地此图,这是一张保证航海安全的磁偏角图。
1757年,W.蒙顿和J.多德松利用在考察船和商船上进一步观测的大量数据结果,编制了大西洋和印度洋按纬度和经度每隔5°等距点上的磁偏角一览表,作者在表的序言中指出,他们利用了5万个以上的观测数据。
在18世纪和整个19世纪时期,除了在船上测定磁偏角之外,还开始对磁偏角和水平分量进行观测,当时的观测精度不是很高。
整个海洋上大规模的系统测量工作始于1905年,是由美国的卡纳奇研究所用专门装备的船只完成的,并编制了世界磁地图。
水下磁异常探测文稿归稿存档编号:[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-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。
磁探测定位在搜寻水下铁磁性物体中的应用【摘要】对于探测并定位水下铁磁性物体,高精度磁探测定位是目前最行之有效的方法。
实际经验表明,当磁探测定位装置与磁性目标的距离大于3倍磁性目标几何尺寸时,可以把磁性目标简化成磁偶极子模型,通过空间上一批点的磁场测量数据,求出磁偶极子的磁矩以及分布位置,从而知道目标物体的具体位置。
本文通过对原单点磁张量定位中利用磁场矢量及磁张量数据进行磁偶极子定位的方法进行改进,利用差分方法消除了磁场矢量项,有效地消除了地磁场及其它共模干扰,提出基于差分磁张量定位方法,进而设计出基于该定位方法的磁张量测量系统,具有较高的定位精度。
【关键词】磁探测;定位;磁偶极子;磁张量1.引言基于磁异常信号的目标磁探测定位技术是近年来随着磁检测技术的不断发展和磁探测传感器的测量精度的不断提高而新兴起的一种目标磁探测定位技术,它以铁磁性物体扰动地磁场分布,从而产生地磁场分布异常的物理现象为基础,通过测量磁异常信号的分布,提取磁异常信号的特征量,并通过一定的数据处理最终得到目标相关信息。
对于探测并定位水下(特别是掩埋淤泥中)的铁磁性物体,在所有的地球物理探测定位方法中,高精度磁定位法的应用历史最悠久、速度最快、成本最低,是目前最行之有效的方法。
2.磁探测定位简介磁探测定位方法依据所采用磁强计的类型及其运动状态可分为四大类:即基于静止矢量磁强计的定位问题、基于静止标量磁强计的定位问题、基于运动矢量磁强计的定位问题、基于运动标量磁强计的定位问题。
但是其中的基于运动矢量磁强计的定位问题和基于静止标量磁强计的定位问题没有实际应用前景。
这是因为现实中矢量磁强计的运动不可避免地要使它自身产生晃动,因自身晃动引入的虚假磁信号往往使定位不准,甚至失败;标量磁强计(如核磁旋进式或光泵式磁强计)测量的是总场,因磁场数据中不含方向信息,不适于近场定位,主要用于远场,目的是为了搜索目标(像军用上的航空探潜、民用上的打捞沉船等),所以它要是静止不动,将失去了其实际意义。
一、课程基本信息1. 课程名称:磁场探测2. 课程代码:XXXXX3. 学分:2学分4. 学时:32学时5. 授课对象:XX年级XX专业学生6. 授课教师:XXX7. 开课学期:XX学期二、课程目标1. 知识目标:(1)使学生掌握磁场探测的基本原理和基本方法;(2)使学生了解磁场的分布规律和磁场测量技术;(3)使学生熟悉常用磁场探测仪器的结构、原理和操作方法。
2. 能力目标:(1)培养学生分析、解决实际磁场探测问题的能力;(2)提高学生实验操作技能和数据处理能力;(3)培养学生的团队协作精神和创新意识。
3. 素质目标:(1)增强学生的科学素养和环保意识;(2)培养学生的严谨治学态度和良好的职业道德;(3)提高学生的社会责任感和国际视野。
三、教学内容与安排1. 磁场基础知识(8学时)- 磁场的产生与分布- 磁场的测量方法- 磁场的基本物理量2. 磁场探测原理(8学时)- 磁通量原理- 磁场感应原理- 磁场测量原理3. 磁场探测技术(8学时)- 磁力仪的原理与分类- 磁通门磁力仪- 磁通门磁力仪的校准与使用- 地磁场的测量与应用4. 磁场探测仪器(8学时)- 磁通门磁力仪的结构与原理- 磁通门磁力仪的操作与维护- 其他磁场探测仪器的介绍5. 磁场探测应用(4学时)- 磁场探测在地质勘探中的应用- 磁场探测在环境监测中的应用- 磁场探测在其他领域的应用四、教学方法与手段1. 讲授法:系统讲解磁场探测的基本原理、方法和技术。
2. 案例分析法:通过实际案例,培养学生分析、解决问题的能力。
3. 实验教学法:通过实验操作,使学生掌握磁场探测仪器的使用方法。
4. 讨论法:组织学生讨论磁场探测的相关问题,提高学生的团队协作能力。
5. 网络教学:利用网络资源,拓展学生的知识面。
五、考核方式1. 平时成绩(30%):包括课堂出勤、课堂讨论、实验报告等。
2. 期末考试(70%):闭卷考试,测试学生对磁场探测知识的掌握程度。
水下磁异常探测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。
合理的建立目标模型可以从其磁感应磁场的分布特征判断出目标类型、大小以及位置。
目前潜艇磁场建模主要有两个方法:第一种是根据阴极保护系统参数计算出潜艇表面的电势分布,另一种方法就是利用电偶极子阵列和观测数据来模拟。
英国某公司已经根据第一种方法结合边界元法开发了潜艇建模软件Beasy[1]。
加拿大Davis公司则利用了第二种方法对加拿大某海军舰船水下磁场进行建模和预报,通过实测数据和预测数据进行对比验证,证实了该方法的可行性。
加拿大Davis为了降低舰船极低频电磁场,成功开发了有源轴接地系统。
俄罗斯也基于同样的目的发明了绝缘工艺和电磁场补偿手段来降低其自身产生的磁场。
张琦[2]将有限元法应用到计算潜艇磁场上;熊露[3]等计算了由螺旋桨切割地磁场产生的涡旋电磁场,给出了涡旋电磁场的空间分布;姚振宁[4]等将边界元法和磁体模拟法相结合对在磁性目标影响下的舰船进行磁场建模,并用舰船做了实验对其方法进行了验证。
雷毅[5]等根据测量得到的潜艇某些数据,再通过磁场仿真计算给出了潜艇磁场空间分布特征。
陈聪[6]等人提出了采用电偶极子首尾相接而成的电流线对潜艇磁场进行模拟仿真,分布特征明显。
曲晓慧[7]对潜艇磁场各种建模方法,主要包括磁偶极子模型、均匀磁化的旋转椭球体模型、均匀磁化的旋转椭球体与磁偶极子阵列混合模型等等,并给出了各个方法的适用范围。
杜充[8]等采用了物理光学法对舰船尾迹的RCS进行了分析,并得出舰船尾迹的RCS分布广并且规律性强。
罗光成和周家新[9,10]等运用了要素间多维随机变量生成算法对水下潜艇的常规运动轨迹进行生成,并将其产生的虚拟航迹与真实航迹进行了验证。
为了提高航空磁探测中潜艇磁场模型精度,对各种潜艇磁场建模方法进行了详细的分析。
2.2背景磁场分析及信号降噪海洋内影响磁场特性的因素众多,因此研究海洋各种运动形式产生的磁场,可以得到海洋背景磁场的分布规律,为水下探测潜艇等目标的识别技术提供海洋背景磁场,为目标磁场与背景磁场分离并分析目标类型以及位置提供理论依据,与此同时,水下目标磁探测受到海洋电磁噪声的一定限制,因此研究海水运动产生的背景噪声磁场将有助于消除其对水下探测精度的影响。
图2为水下目标的干扰磁场组成。
图 2 水下目标干扰磁场组成海洋海水中富含各种盐类物质,因而含有大量电离子,富有导电性,可近似看做导体。
20世纪中期各国物理学家开始研究海水运动产生电磁场的产生机理,并研制了各种检测仪器。
闫晓伟[11]等对海浪感应磁场矢量模型进行了研究,分析了三分量的海浪磁感应磁场的时域、频域和空间分布特征;熊雄[12]等基于海浪海谱模型给出了基于四叉树的快速仿真算法,提高了计算大量海浪情况下的计算速度。
Hennings I和Yue R[13,14]等将海流看作是周期变化缓慢的长周期的模型,并推导出海流中任意两点的电势差,以及海流磁感应磁场空间分布特征。
Milford G[15]等通过推导得出海流产生磁场的方程,以及海流磁感应磁场的空间分布特征。
魏仪文[16]等基于Kd V方程建立了内波传播模型,并计算了内波存在对大尺寸电磁散射特性的影响,并分析了不同内波参数不同海况下内波对海面散射和多普勒的影响。
2.3探磁设备水下电磁场是潜艇除了声场外在水下最重要的目标特征,由于海洋系统复杂的磁场特性,且在水下环境中地磁场强度具有衰减的特征,水下磁异常检测需要高效能的水下磁场传感器,尤其是低频(100mHz~1kHz)磁场传感器。
低频磁异常探测技术检测的是潜艇的极低频电磁场特征,重点是其轴频磁场和尾流磁场等低频交变磁场特征。
在此频段内,舰船的水下电磁场特征明显且传播距离较远。
在探磁设备方面,磁探测能力随着高精度海洋磁力仪研发大大提高,从1933年世界上出现了第一台磁通门磁力仪到现在广泛使用的光泵磁力仪,海洋磁场探测仪器的测量精度、灵敏度、采样率、稳定性大大提高,并且海洋磁力仪阵列的问世,使得海洋磁场探测的能力大大提高。
普通的海洋质子旋进式磁力仪可以达到 0.1n T 灵敏度,新型的光泵式磁力仪可以达到 0.001n T 灵敏度,超导磁力仪可以达到0.00001n T 灵敏度[17,18,19]。
超导量子干涉磁力仪是目前为止测量磁场灵敏度最高的仪器,其灵敏度高达10-5~10-6nT。
Blakely R J等[20]开发了用于识别磁异常或其他局部磁性体产生的异常磁矢量测量系统。
由磁通门磁强计形成的磁梯度计尺寸小和功率低,灵敏度相对较高,磁噪声补偿关键,因为磁力计必须靠近磁噪声源工作。
Pei Y H[21]等研制了集成磁性梯度仪的小型无人磁探测潜航器,并在实测中取得了较为理想的效果。
2012年,中国船舶重工集团公司715研究所研制了RS-YGB6A型海洋光泵磁力仪,分辨率达到0.001nT,量程范围35000~70000nT, 工作性能稳定,被广泛应用于管线探测、水下障碍物排查等海洋工程中。
2014年,该研究所又推出了RS-HC3海洋张量磁梯度仪,系统动态范围为±100μT[22]。
刘晓娜[23]等研究了薄膜线圈式地磁传感器和磁阻传感器的测姿原理,设计了基于磁阻传感器的高速动能弹姿态角测试系统。
姚雨林[24]等针对弹体剩磁和舵机干扰等众多影响地磁传感器准确测量的因素,设计了抗干扰的地磁测磁系统。
该系统主要是通过带通滤波器的设计,滤除弹体剩磁导致地磁传感器输出的直流偏置以及衰减通频带之外的感生磁场多倍频信号,以达到抗干扰的目的,并同时试验基于光敏器件和太阳方位角的绝对滚转角测量系统与所设计的抗干扰系统,经测量验证了抗干扰系统的有效性。
Wang Y[25]等基于巨磁效应,通过减少内部噪声源,设计了具有极低等效磁噪声的压电纤维磁电磁场传感器,ME系数在低频时为52Vcm0908081 Oe0908081,1Hz等效磁噪声为5.1pT Hz0908081/2,磁场灵敏度为10nT。
Deans C[26]等设计了一个2×2阵列的射频原子磁力计。
在空气和盐水中演示了导电的非磁性目标的主动探测,定位和实时跟踪。
由于传感器的灵敏度和可调性以及磁感应探测的主动性,实现了不同介质中的穿透和检测。
自动检测成功率为100%,在空气和水中自动定位成功率可达93%,距离传感器平面(水下100毫米)最远190毫米。
3发展趋势海洋磁测在军事海洋工程及其他海洋工程应用中具有无法取代的作用,其工作方式也由传统的船舶拖拽转向搭载小型无人潜航器AUV,可实现更高效率、方便的水下地磁异常测量。
微型化,智能化,集成化,节能环保4结束语本文对基于水下磁异常的潜艇探测技术的原理进行了说明,并针对水下磁异常探测中水下目标磁场模型、背景磁场分析及信号降噪、探磁设备三个核心技术方面的国内外研究现状进行了归纳总结,为水下磁异常探测技术的实际应用提供技术参考。
5参考文献[1]高俊吉, 刘大明, 姚琼荟,等. 用边界元法进行潜艇空间磁场推算的试验检验[J]. 兵工学报, 2006, 27(5):869-872.[2]张琦, 潘孟春, 陈棣湘,等. 潜艇磁化场的有限元方法研究[J]. 舰船科学技术,2009, 31(1):75-78.[3]熊露, 毕晓文, 张伽伟. 船舶金属螺旋桨旋转产生的涡旋电场模型[J]. 探测与控制学报, 2016, 38(2):57-59.[4]姚振宁, 刘大明, 周国华,等. 磁性目标干扰下的舰船磁场建模[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2014(1):53-57.[5]雷毅, 王林. 潜艇磁场仿真计算技术应用研究[J]. 船电技术, 2016, 36(8):65-67.[6]陈聪, 魏勇, 姚陆锋,等. 基于电流线等效的潜艇磁场估算与仿真[J]. 电子与信息学报, 2015, 37(2):461-467.[7]曲晓慧, 杨日杰, 单志超. 潜艇磁场建模方法的分析与比较[J]. 舰船科学技术,2011, 33(3):7-11.[8]杜充, 杨伟, 齐聪慧. 潜艇内波建模中电磁散射方法分析[J]. 电子质量,2013(10):78-82.[9]罗光成, 陈丁丁, 焦振军,等. 反潜作战中潜艇水下运动模型建模与仿真[J]. 航空兵器, 2013(6):49-52.[10]周家新, 陈建勇, 单志超,等. 航空磁探中潜艇磁场建模方法分析[J]. 海军航空工程学院学报, 2017, 32(1):143-148.[11]闫晓伟, 闫辉, 肖昌汉. 海浪感应磁场矢量的模型研究[J]. 海洋测绘, 2011,31(6):8-11.[12]熊雄, 杨日杰, 韩建辉,等. 基于四叉树的海浪磁场快速仿真算法[J]. 哈尔滨工程大学学报, 2014(7):901-907.[13]Yue R Y, Liu Y L, Tian J, et al. The Method for Extraction of MarineUnderwater Electromagnetic Anomalous Field[J]. Applied Mechanics &Materials, 2013, 475-476(475-476):32-37.[14]Hennings I, Herbers D. Suspended sediment signatures induced by shallow waterundulating bottom topography[J]. Remote Sensing of Environment, 2014,140(140):294-305.[15]Milford G N, Dunbar R M. Electromagnetic propagation to VHF frequenciesalong an insulated wire antenna immersed in saltwater[C]// MilitaryCommunications and Information Systems Conference. IEEE, 2013:1-6. [16]魏仪文, 郭立新, 殷红成. 海洋内波对海面电磁散射特性的影响分析[J]. 雷达学报, 2015, 4(3):326-333.[17]刘雁春, 边刚, 暴景阳,等. 国内外海洋磁场探测仪器研究与进展[C]// 海洋测绘综合性学术研讨会. 2005.[18]任来平, 欧阳永忠, 陆秀平,等. 多探头磁力仪阵列探测水下铁磁体研究[C]// 海洋测绘综合性学术研讨会. 2005.[19]吴招才, 刘天佑. 磁力梯度张量测量及应用[J]. 地质科技情报, 2008,27(3):107-110.[20]Blakely R J, Cox A, Iufer E J. Vector magnetic data for detecting short polarityintervals in marine magnetic profiles[J]. Journal of Geophysical Research, 1973, 78(29):6977-6983.[21]Pei Y H, Yeo H G, Kang X Y, et al. Magnetic gradiometer on an AUV for buriedobject detection[C]// Oceans. IEEE, 2010:1-8.[22]林君, 刁庶, 张洋,等. 地球物理矢量场磁测技术的研究进展[J]. 科学通报, 2017(23):2606-2618.[23]刘晓娜. 地磁传感器及其在姿态角测试中的应用研究[D]. 中北大学, 2008.[24]姚雨林, 贾方秀, 王钰. 抗干扰弹载地磁测姿系统设计[J]. 兵器装备工程学报,2016, 37(4):101-105.[25]Wang Y, Gray D, Berry D, et al. An extremely low equivalent magnetic noisemagnetoelectric sensor.[J]. Advanced Materials, 2011, 23(35):4111-4114. [26]Deans C, Marmugi L, Renzoni F. Active underwater detection with an array ofatomic magnetometers.[J]. Applied Optics, 2018, 57(10).。