[发明专利]一种三轴传感器与海底电缆相对距离的校正系统及方法

说明书

本发明涉及一种三轴传感器与海底电缆相对距离的校正系统，包括两个三轴线圈磁传感器；所述三轴线圈磁传感器均由第一探棒、第二探棒和第三探棒组成；所述第一探棒、第二探棒和第三探棒是位置探测棒，结构相同且两两垂直等距分布，两两探棒之间的夹角为90°,构成x,y和z轴；在三轴线圈磁传感器探测到海底电缆的信号后，先根据探棒感应电动势精确计算出传感器与海底电缆的垂直及水平相对距离，然后计算出传感器与海底电缆的路由偏角，最后根据路由偏角对得到的水平和垂直距离进行校正计算。本发明实现了高精度的海缆探测。

技术领域

本发明涉及海底电缆探测领域，具体涉及一种三轴传感器与海底电缆相对距离的校正系统及方法。

背景技术

随着人们对海洋资源的不断深入挖掘，海缆(包括海底电缆和海底光缆)逐步成为跨海通信以及海上作业的主要手段并被广泛使用。为了预防和避免海上的未知因素(例如船锚勾到海缆、海上工程项目施工等)损害海缆，影响光缆通信、海上供电等，所以三轴线圈与海底电缆路由偏角的校正十分必要

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三轴传感器与海底电缆相对距离的校正系统及方法，能够获取海底电缆的准确相对距离。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种三轴传感器与海底电缆相对距离的校正系统，包括两个三轴线圈磁传感器；所述三轴线圈磁传感器均由第一探棒、第二探棒和第三探棒组成；所述第一探棒、第二探棒和第三探棒是位置探测棒，结构相同且两两垂直等距分布，两两探棒之间的夹角为90°,构成x,y和z轴；在三轴线圈磁传感器探测到海底电缆的信号后，先根据探棒感应电动势精确计算出传感器与海底电缆的垂直及水平相对距离，然后计算出传感器与海底电缆的路由偏角，最后根据路由偏角对得到的水平和垂直距离进行校正计算。

一种三轴传感器与海底电缆相对距离的校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:将三轴线圈磁传感器设置于水下机器人上，保持Z轴垂直于海底平面，控制水下机器人向海缆可能存在的方向移动，直至探棒上感应电动势出现；

步骤S2:提取出第一、第二和第三探棒的感应电动势幅值，计算出三轴线圈磁传感器与海底电缆的垂直及水平相对距离；

步骤S3:水下机器人带动三轴线圈磁传感器水平旋转,确定海底电缆的路由偏角；

步骤S4:根据路由偏角对得到的水平和垂直距离进行校正。

进一步的，所述步骤S2具体为：

根据法拉第电磁感应定律，当线圈置于电缆产生的变化磁场中，可感应出与线圈轴向磁感应强度成正比的电动势，电缆产生的电磁场符合毕奥-萨伐尔定律，电缆对外部探测点产生的磁感应强度矢量表示为：

式中：μ₀为真空磁导率，I为电缆导线中电流强度，为与电流方向成右手螺旋关系的横向单位矢量，r为该点距电缆的直线距离；

在探测点放置一个三轴线圈传感器，且三轴线圈与电缆水平距离为P，垂直距离为H；设三轴线圈在中心重合时各轴测得的感应电动势分别为ε_x0和ε_z；设Y轴方向与电缆路由平行，根据载流电缆的磁场等效模型，得到ε_x0和ε_z表达式与距离的关系，有

其中K在海缆的载流量一定的情况下，为与传感器位置无关的常系数；X轴与Y轴线圈偏移中心后实际测得的感应电动势必然会与偏移前出现变化，分别设为ε_x和ε_y。

进一步的，所述步骤S3具体为：