一种适用于海洋磁力测量的地磁日变观测系统的实测结果

为了解WCZ-3S陆地地磁日变观测系统的性能,分别在江苏盐城和海南三亚将WCZ-3S与Sentinel基站磁力仪、WCZ-2磁力仪、WCZ-3磁力仪进行了同步测量,通过比较分析的方法,对WCZ-3S的测量精度、测量曲线的准确性、磁暴识别功能进行了检验。测试结果表明：WCZ-3S的实测精度约为0.3 nT,稍逊于Sentinel基站磁力仪;WCZ-3S与其他几台磁力仪所测曲线的幅值、相位保持一致;WCZ-3S的实时成像功能可帮助台站工作人员对海洋磁力测量期间的磁暴现象进行识别。     

深海海山区地磁日变观测系统设计及应用

地磁日变改正数据的合理选取直接关系到海洋磁测的成果精度。深海海山区磁力测量常因缺少测区附近的日变观测数据而使磁测结果得不到准确校正,从而导致磁力数据处理产生较大误差,影响磁法勘探的效果。为提高深海海山区磁力测量日变改正的精度,介绍了一种深海海山区地磁日变观测系统,分别从海洋磁力日变站布设位置的选取、锚系的设计、锚系的布放与回收等方面对已有海底日变站观测系统进行改进,提高了深海海山区海洋磁力日变观测数据的质量,弥补了以往深海海山区地磁日变站的不足,避免以往出现的不能安全回收和故障率高等问题。通过后期实测数据的质量统计与分析,确定本文所采用的方法的准确性与合理性,为深海海山区布设地磁日变站观测系统提供参考。     

第三章 地磁条带与海底扩张

(一)海洋地磁测量与处理 地球磁场总强度的测量使用G-801/3型质子旋进磁力仪。测量工作与多道地震、重力测量等同步进行。探头电缆长500m,以降低船磁的影响。由于船磁影响与探头至船距离的三次方成反比,目前的措施可将此影响降至1nT以下,故可忽略不计。 为消除区域场的影响,理应使用国际地磁参考场IGRF1985来进行改正,但为节约时间起见,本次采用多项式来逼近IGRF,两者的差在整个测区内不足1nT,其结果是可信赖     

拖曳式海洋地磁三分量测量系统的设计与试验

针对现有拖曳式海洋磁力测量通常只能获取地磁总场信息,不能获得地磁矢量信息的问题,提出了一种拖曳式海洋地磁三分量测量系统设计方案。测量系统通过INS/GNSS组合导航进行定位定姿,搭载的三分量磁力仪与惯导通过高精度定位板刚性固定,经过数学平台的坐标变换,进而将拖体任意姿态下的海洋地磁场三分量数据归算到地理坐标系下。此外,对拖体进行了水动力分析,提高姿态稳定性的同时减小了阻力。经过海上试验和数据处理,系统获得的三分量数据在平差前的重复线内符合精度分别为东向6.8 nT、北向4.1 nT、地向8.0 nT,交叉点内符合精度分别为东向19.1 nT、北向19.5 nT、地向15.4 nT。结果表明该系统可为海洋矢量磁力测量提供良好的测量平台,为后续的海洋磁力测量提供实践经验和工程参考。     

深海近底三分量磁力仪设计

提出了一种新的深海海底三分量磁力仪设计思路,用于高灵敏度地磁测量调查海底矿体分布,其磁力测量探头基于各向异性磁阻传感器。详细分析了磁阻传感器的误差模型,提出用Broyden算法实现误差校正,并给出了在个人电脑上的实现结果。描述了水下系统中传感测量电路以及通信、存储功能的基本设计思路。最后给出目前的实验与测试数据,并提出了后续工作思路。     

质子旋进式海洋地磁日变站的设计与实现

目前国内在深远海地磁测量中普遍采用潜标加挂磁力仪的作业方式测量地磁日变,针对其布放、回收操作复杂且劳动强度大的缺点,设计了一套新的一体化便携式质子旋进式海洋地磁日变站。基于质子旋进式地磁测量的工作原理,采用多周期同步测量法和线性插值的过零数频算法提高了拉莫尔旋进信号的测频精度;在现有声学释放系统的基础上对声学应答和释放过程进行了改进,采用Goertzel算法提高了声学释放信号频率检测的计算效率和可靠性;将研制的仪器与国际商用仪器进行了陆地对比测试和海上实验。结果表明,研制的海洋地磁日变站性能指标满足海洋地磁测量数据的日变改正精度要求,可靠性高,而且海上操作便捷,可替代传统的海洋地磁日变测量的作业方式。     

海底地磁日变观测站安全布放技术

海底地磁日变观测站能够提供合适的地磁日变改正资料,可有效提高远海区磁测的成果精度。在海底地磁日变观测站布放过程中,对浮球、磁力仪、声学释放器及释放装置等进行必要的加固连接及改进,有助于提升整套观测系统的安全性,满足长时间自动观测和事后回收的需要。     

基于AUV的海洋磁力测量技术现状及误差来源分析

介绍了国内外基于AUV的海洋磁力测量研究现状,针对国内AUV及海洋磁力仪研究相对滞后的情况,以Iver2型AUV开展海洋磁力测量为例,研究了AUV拖曳式海洋磁力测量的噪声检测、位置归算等技术,并与船测数据对比,重点分析了Iver2型AUV拖曳式磁力测量误差来源,结果表明:Iver2型AUV拖曳磁力仪的最佳距离为5 m;观测数据中仍包含位置归算误差、日变改正误差及传感器误差等,以上结论将为我国开展AUV海洋磁力测量技术研究提供参考。     

一种基于H∞滤波的磁力仪惯导系统的误差校正

在水下得到精准方位角是深海近海底三分量磁力仪需要解决的关键技术之一,利用常规的Kalman滤波器得到的捷联式惯性导航系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)初始对准精度较低,文中提出在近海底三分量磁力仪的方位角中,将H∞滤波器应用于初始对准的误差校正。仿真结果表明,用H∞滤波器代替卡尔曼滤波器对SINS的状态变量进行估计,能有效提高系统的精度,对于克服随机信号的干扰具有良好效果。     

dIdD矢量磁力仪对周围磁环境的干扰分析

在使用dIdD矢量磁力仪进行地磁测量时发现,矢量磁力仪本身也会影响磁场,并对周围其他磁力测量仪器形成干扰。为了有效验证矢量磁力仪的干扰问题,设计了专门的室外环境试验和室内环境试验,通过比较矢量磁力仪开机和关机两种状态下不同位置处测得的磁场总强度变化,得出使用dIdD矢量磁力仪时对周围0.5 m范围内地磁场影响会大于40 nT,随着距离增加干扰会逐渐减弱,距离3.5 m时影响在0.2 nT左右。建议与其他磁力仪共用时,应保持一定距离。