[发明专利]一种用于水下监测的海洋磁力探测装置及探测网

说明书

本发明公开一种用于水下监测的海洋磁力探测装置及探测网，包括低功耗窄域网数据传输系统(1)、单片机(2)、水面浮球(3)、信号采集系统(4)、水下电缆(5)、导流罩(6)、倾角传感器(7)、隧道磁电阻海洋梯度磁力仪(8)、连接绳缆(9)和坠底重物(10)。导流罩(6)通过水下电缆(5)与水面浮球(3)连接组成，水面浮球(3)中有信号采集系统(4)、单片机(2)和低功耗窄域网数据传输系统(1)。本发明提供了水下监测的海洋磁力探测装置具有体积小，功耗低，易操作的特点，能够完成对水下地磁异常信号的长时间监测和预警工作。

技术领域

本发明涉及一种磁力探测装置，特别是一种用于水下监测的海洋磁力探测装置及由探测装置构成的探测网，属于地球物理勘探技术领域。

背景技术

当前对于水下航行目标物的探测主要是以声纳为主，但是当海洋噪声环境复杂或者声信道不合适的时候会造成极大干扰，数据处理工作量会异常庞大。地球周围存在的磁场称为地磁场，水下航行目标物大多是由高磁导率的铁磁性材料制成，它们的存在会对地磁场产生一定地磁异常扰动，通过磁场信息获取技术能够捕捉到该地磁扰动信号。

隧道磁电阻(TMR)磁传感器是一种新型的磁电阻效应传感器，其利用的是磁性多层膜材料的隧道磁电阻效应对磁场进行感知，比之前所发现并实际应用的各向异性磁传感器(AMR)和巨磁电阻传感器(GMR)具有更大的电阻变化率和更高的灵敏度，也具备更低的功耗，更好的线性度和更宽的线性范围。通常也用磁隧道结来代指TMR元件，在磁隧道结中，TMR效应的产生机理是自旋相关的隧穿效应。磁隧道结的一般结构为自由层/绝缘层/钉扎层的三明治结构。钉扎层的磁矩方向在一定磁场作用下是保持不变的，而自由层的磁矩方向则是会随着外界磁场作用发生翻转。当改变自由层和钉扎层两个铁磁层的磁矩取向时，磁隧道结的隧穿电阻将发生改变，这种物理现象称之为TMR效应。TMR磁传感器具有体积小、可靠性高、响应范围宽等优点，从而展示出十分广阔的应用前景。

近些年海洋磁力探测装置引起了广泛的关注，如一种新型海洋磁力探测装置，它利用浮空器将磁测装置转移到空中(专利号：CN206114925U)。但是这种装置磁敏感元件处于空中，而目标物主要位于水下，这样的装置和探测方法不适合水下隐蔽性监测，会将自身直接暴露给对方。有一种磁测部分位于海洋中的装置，如用于极地浮冰区的海洋磁力探测装置(专利号：CN104793255A)，该装置磁测部分是用船体在海洋中拖曳的，而海洋环境的复杂性以及多样性会使磁测部分在拖曳过程中极易损坏。并且这两种设备都需要配备实验船和足够长的线缆用于数据传输，极大增加了装置的成本并且降低了探测的操纵性。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种不受海水空气等不同传播介质的干扰，可与声纳设备同步作业的用于水下监测的海洋磁力探测装置及由探测装置构成的探测网。

为解决上述技术问题，本发明一种用于水下监测的海洋磁力探测装置，包括：低功耗窄域网数据传输系统1、单片机2、水面浮球3、信号采集系统4、水下电缆5、导流罩6、倾角传感器7、隧道磁电阻海洋梯度磁力仪8、连接绳缆9和坠底重物10；水面浮球3中设置有低功耗窄域网数据传输系统1、单片机2和信号采集系统4；导流罩6内设置有倾角传感器7和隧道磁电阻海洋梯度磁力仪8；导流罩6通过连接绳缆9与坠底重物10连接；隧道磁电阻海洋梯度磁力仪8采集水下磁力信号并将磁力信号转化为数字信号，数字信号经由水下电缆5传送至信号采集系统4，经单片机2处理后，再通过低功耗窄域网数据传输系统1传输至附近基站；倾角传感器7实时测量隧道磁电阻海洋梯度磁力仪8的倾斜角度，倾斜角度经水下电缆5传送至信号采集系统4，经单片机2处理后，再通过低功耗窄域网数据传输系统1传输至附近基站。