[发明专利]单舱球三分量海底磁力仪

说明书

技术领域

本发明属于地球物理测量领域，具体属于海洋勘测领域，其涉及一种海底磁场信号探测仪器。

背景技术

海洋电磁勘探是一种主要的海洋地球物理探测手段之一，它适用于地震方法不易分辨而电磁方法拥有优势的区域，例如碳酸盐礁脉、岩丘、火山岩覆盖、海底永久冻土带等。由于海区矿产资源勘探的复杂性和高风险，采用综合地球物理采集以减少风险，提高成功率己成为发达国家开展海域资源调查的重要手段。电磁法勘探与地震勘探的结合在减少多解性、降低勘探风险方面效果显著。同时，在浅海或者滩海区域，电磁勘探还可以用来解决一些海洋工程问题。目前国内外已投入大量人力物力进行海洋电磁勘探仪器的研制和应用。

海底磁场测量一般采集水平与垂直两两正交的三个分量，通常每个分量采用一个线圈式磁传感器，为了抵抗海水压力，每个磁传感器都有单独的承压舱。其它的部件，如数据采集部件、电源等需要另外的承压舱，而为了实现自动上浮功能，需要多个舱球提供浮力。根据国内外公开的相关专利，海底电磁场装置一般采用类似技术方案实现海底三分量磁场测量。这种技术方案的系统复杂、体积重量大、功耗高、海上施工不方便。

海底磁场观测的另外一个难题就是仪器姿态的准确检测。现有技术中将磁传感器、方位传感器、姿态传感器等三个方向传感器分别在不同承压舱内封装，但是这三个传感器之间的如何协调一致是一个一直没有解决的难题。

面对海洋勘测的复杂化，对海洋勘测的仪器要求也越来越高。如何解决仪器的小型化、低功耗及准确检测的问题一直是本领域研究人员关注的热点暨难点问题。

发明内容

针对现有技术的不足及问题，本发明提出一种体积小且轻便，方便海上施工与投放回收的单舱球三分量海底磁力仪。

依据本发明的技术方案，提供一种单舱球三分量海底磁力仪，包括脱钩机构1、仪器舱2和底座6；其中仪器舱2内部固装有玻璃舱球，脱钩机构1位于仪器舱2顶端，底座6位于仪器舱2底端；在脱钩机构1与底座6之间以拉紧钢丝固接，将仪器舱2固定于底座6中；其中脱钩机构1，用于单舱球三分量海底磁力仪回收时使仪器舱2与底座6分离；仪器舱2，用于为脱钩机构1提供固定支点，同时为玻璃舱球8提供防护；所述单舱球三分量海底磁力仪还包括安全圈3、拉紧钢丝4、锁紧镙栓5、底座6、水声传感器7、玻璃舱球8、数据采集器9、磁传感器11、方位传感器12和姿态传感器13以及供电装置15；安全圈3，用于仪保护器舱的结构不受损坏，为外径55cm、内径45cm、厚0.6cm的塑料环；拉紧钢丝4，用于固定脱钩机构与底座，材质为316(不锈钢型号)不锈钢，直径3mm；锁紧镙栓5，用于紧固拉紧钢丝4与底座6，锁紧镙栓5的材质为型号为316的不锈钢；底座6，用于提供仪器舱2的重力牵引和保护，底座6采用玻璃钢材料；水声传感器7，用于水声通讯信号接收与应答，改变所述单舱球三分量海底磁力仪的浮力性质；玻璃舱球8，用于提供单舱球三分量海底磁力仪上升的浮力、防水、耐压以及内部结构保护，所述玻璃舱球8采用Vitrovex公司生产的17英寸玻璃球，耐压水深6500m；数据采集器9、磁传感器11、方位传感器12和姿态传感器13通过固定支架10和耦合支架14安装于玻璃舱球8内部。安装于耦合支架上的磁传感器11，用于检测三分量磁场信号；安装于耦合支架上的方位传感器12，用于检测单舱球三分量海底磁力仪的方位信息，采用HMR3200型数字罗盘，方向精度1°，分辨率0.1°；安装于耦合支架上的姿态传感器13，用于检测单舱球三分量海底磁力仪的倾斜度信息，采用ADXL345数字加速度计，分辨率3.9mg/LSB；安装于固定支架上层的数据采集器9，用于采集和存储磁传感器、方位传感器、姿态传感器的检测信息，数据采集器9的放大电路噪音折合到输入端为10nv/√Hz1Hz，整体功耗＜0.3W，数据存储容量为32GB。供电装置15，用于提供单舱球三分量海底磁力仪的电源，采用UBBL24-FL型号的锂电池，额定电压7.2V，标称容量4.8AH。

上述方案中，，玻璃舱球外部顶端固装有水声传感器。玻璃舱球为耐压空心玻璃球，用于装置内部结构保护，同时提供整套装置的浮力。固定支架为双环状结构。耦合支架为三角形板状结构，安装在固定支架下部，用于固定磁传感器、方位传感器和姿态传感器。

优选地，磁传感器11采用三轴磁通门探头，该探头的测量频率范围为0-3KHz，内部噪声＜6pTrms/√Hz1Hz，外壳尺寸为3.2×3.2×15.2cm。