[发明专利]一种深海拖曳式的质子旋进磁力测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及深海海底地球物理探测技术领域的深海拖曳式的质子旋进磁力测量系统，是一种能在深海海底开展高精度、高分辨率的地磁场总场强度的探测设备，可以探测深海海底障碍物或者目标物、海底地磁场变化特征，属于深海拖曳式的质子旋进磁力测量系统的创新技术。

背景技术

海洋磁力测量是海洋地球物理测量的一种常规手段。地磁场测量可分为矢量测量和标量测量；其中，标量测量一般指的是地磁场总场强度的测量，用现今的质子旋进磁力仪、光泵磁力仪测量技术获得的标量值通常是属于绝对测量值。由于矢量测量涉及到功耗、高精度的姿态改正、测量漂移和安装装置等技术问题，在海洋调查和科学观测中普及和推广不够；因而海洋磁测一般属于绝对测量技术。

普通的海洋磁测的技术配置是：①磁力仪甲板单元、②拖曳电缆和③磁力仪传感器拖鱼三个部分所组成的，配套设备还有拖曳电缆的释放绞车。其中，①磁力仪甲板单元是由海洋磁力测量的主机和磁力仪接口、导航定位接口组合而成；②一条拖曳电缆释放在调查母船后面，其长度通常为母船长度的3倍以上，其中一端连接磁力仪甲板单元，另外一端连接磁力仪拖鱼；③磁力仪传感器拖鱼，耐压一般只有几个MPa，主要内置磁力测量设备，有些设备还配备压力传感器。海洋磁力测量可与其他海洋地球物理探测项目同步作业，拖曳系统通常工作在水面上。

随着科学技术的进步和发展，人类走向深海大洋的科学考察和开发活动越来越频繁，提升深海海底探测技术发展能力面临着新的挑战。用常规的海洋磁测技术与方法对水深几千米的深海海域进行磁测，存在着测量传感器距离场源之间距离遥远，不能得到高分辨的地磁场探测信息，无法识别海底的目标物信息和海底的精细的磁性层结构信息等问题。将一个质子旋进磁力仪通过技术升级，再配备一个特制的压载器，使近海底磁力测量得以实现。其中将设备沉放到几千米水下进行海底磁力的移动观测，面临着许多问题：长达近10千米的拖曳电缆的信号传输、仪器设备的供电、水下传感器的定位问题、沉放高度的控制和监控、磁力仪与其它外围设备的系统集成问题、磁力仪测量值的抖动度以及各个水下单元和连接器的水密绝缘问题等等。常规的海洋磁测系统无法满足此工作要求。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种深海拖曳式的质子旋进磁力测量系统。本发明可应用于深海近海底地球物理移动观测工作，实现高分辨率的地球物理探测目标。

本发明的技术方案是：本发明的深海拖曳式的质子旋进磁力测量系统，包括有甲板单元和水下单元, 其中甲板单元安装在作业母船上，水下单元以压载器作为集成平台, 作业母船通过光电复合缆和承重头与压载器连接，水下单元的压载器通过磁力电缆与磁力仪拖鱼连接,甲板单元和水下单元分别配套有相对应的光纤模块，甲板单元和水下单元之间的测量信号采用光纤的方式进行通讯。

本发明将光电复合缆技术和光纤传输应用到深海拖曳式的质子旋进磁力测量系统中，相比于同轴缆传输方式，既从通讯和供电方式上保障了系统的稳定性和可靠性，又在数据通路上尽量避免了干扰源，降低了信号噪声，降低了外部环境对系统测量结果精度的影响。此外，本发明运用的深海压载器技术，既为磁力仪拖鱼提供了通讯接口，在结构和组成上体现了系统的完整性，也为深海环境下的近海底地磁场移动观测提供了技术支持。压载器是一个多功能的水下拖体，集成安装了多种传感器和辅助装置。其中压载器配备了电源分配系统，保障了整个系统的电源供应问题；另外，压载器作为测量系统集成的平台，综合了水下定位、拖体沉放深度、距海底高度等与拖鱼测量的相关信息；此外，压载器为拖鱼下沉到海底进行近海底磁力测量提供了必备的配重；压载器的设计还提高了拖鱼在海底拖曳过程中的稳性，很大程度上降低了作业母船摇摆对拖鱼姿态的影响。本发明运用了高精度的水下定位技术，结合母船GPS导航信号和高精度压力传感器指示了拖鱼在海底的实际地理位置信息，提高了近海底地磁场移动观测数据的可读性，是后期数据处理必不可少的重要信息。本发明在磁力仪拖鱼的尾部加装了海锚，中间用万向环连接，减少了拖鱼在水体中的不规则运动，改善拖鱼的测量姿态，减少抖动度，提高了测量数据的质量。本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的可应用于深海近海底地球物理移动观测工作，实现高分辨率的地球物理探测目标的的深海拖曳式的质子旋进磁力测量系统。

附图说明

图1为本发明深海拖曳式的质子旋进磁力测量系统的原理图；

图2为本发明甲板单元和水下单元之间光、声信号传送的原理图。

具体实施方式

实施例：