[發明專利]單艙球三分量海底磁力儀

無效

• 申請號: 201210361530.X
• 申請日: 2012-09-26
• 公開（公告）號: CN102854538A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 黃松;徐亞;郝天珧;游慶瑜;趙春蕾
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: G01V3/40
• 分類號: G01V3/40
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 王澤云

技術領域

本發明屬于地球物理測量領域，具體屬于海洋勘測領域，其涉及一種海底磁場信號探測儀器。

背景技術

海洋電磁勘探是一種主要的海洋地球物理探測手段之一，它適用于地震方法不易分辨而電磁方法擁有優勢的區域，例如碳酸鹽礁脈、巖丘、火山巖覆蓋、海底永久凍土帶等。由于海區礦產資源勘探的復雜性和高風險，采用綜合地球物理采集以減少風險，提高成功率己成為發達國家開展海域資源調查的重要手段。電磁法勘探與地震勘探的結合在減少多解性、降低勘探風險方面效果顯著。同時，在淺海或者灘海區域，電磁勘探還可以用來解決一些海洋工程問題。目前國內外已投入大量人力物力進行海洋電磁勘探儀器的研制和應用。

海底磁場測量一般采集水平與垂直兩兩正交的三個分量，通常每個分量采用一個線圈式磁傳感器，為了抵抗海水壓力，每個磁傳感器都有單獨的承壓艙。其它的部件，如數據采集部件、電源等需要另外的承壓艙，而為了實現自動上浮功能，需要多個艙球提供浮力。根據國內外公開的相關專利，海底電磁場裝置一般采用類似技術方案實現海底三分量磁場測量。這種技術方案的系統復雜、體積重量大、功耗高、海上施工不方便。

海底磁場觀測的另外一個難題就是儀器姿態的準確檢測。現有技術中將磁傳感器、方位傳感器、姿態傳感器等三個方向傳感器分別在不同承壓艙內封裝，但是這三個傳感器之間的如何協調一致是一個一直沒有解決的難題。

面對海洋勘測的復雜化，對海洋勘測的儀器要求也越來越高。如何解決儀器的小型化、低功耗及準確檢測的問題一直是本領域研究人員關注的熱點暨難點問題。

發明內容

針對現有技術的不足及問題，本發明提出一種體積小且輕便，方便海上施工與投放回收的單艙球三分量海底磁力儀。

依據本發明的技術方案，提供一種單艙球三分量海底磁力儀，包括脫鉤機構1、儀器艙2和底座6；其中儀器艙2內部固裝有玻璃艙球，脫鉤機構1位于儀器艙2頂端，底座6位于儀器艙2底端；在脫鉤機構1與底座6之間以拉緊鋼絲固接，將儀器艙2固定于底座6中；其中脫鉤機構1，用于單艙球三分量海底磁力儀回收時使儀器艙2與底座6分離；儀器艙2，用于為脫鉤機構1提供固定支點，同時為玻璃艙球8提供防護；所述單艙球三分量海底磁力儀還包括安全圈3、拉緊鋼絲4、鎖緊鏍栓5、底座6、水聲傳感器7、玻璃艙球8、數據采集器9、磁傳感器11、方位傳感器12和姿態傳感器13以及供電裝置15；安全圈3，用于儀保護器艙的結構不受損壞，為外徑55cm、內徑45cm、厚0.6cm的塑料環；拉緊鋼絲4，用于固定脫鉤機構與底座，材質為316(不銹鋼型號)不銹鋼，直徑3mm；鎖緊鏍栓5，用于緊固拉緊鋼絲4與底座6，鎖緊鏍栓5的材質為型號為316的不銹鋼；底座6，用于提供儀器艙2的重力牽引和保護，底座6采用玻璃鋼材料；水聲傳感器7，用于水聲通訊信號接收與應答，改變所述單艙球三分量海底磁力儀的浮力性質；玻璃艙球8，用于提供單艙球三分量海底磁力儀上升的浮力、防水、耐壓以及內部結構保護，所述玻璃艙球8采用Vitrovex公司生產的17英寸玻璃球，耐壓水深6500m；數據采集器9、磁傳感器11、方位傳感器12和姿態傳感器13通過固定支架10和耦合支架14安裝于玻璃艙球8內部。安裝于耦合支架上的磁傳感器11，用于檢測三分量磁場信號；安裝于耦合支架上的方位傳感器12，用于檢測單艙球三分量海底磁力儀的方位信息，采用HMR3200型數字羅盤，方向精度1°，分辨率0.1°；安裝于耦合支架上的姿態傳感器13，用于檢測單艙球三分量海底磁力儀的傾斜度信息，采用ADXL345數字加速度計，分辨率3.9mg/LSB；安裝于固定支架上層的數據采集器9，用于采集和存儲磁傳感器、方位傳感器、姿態傳感器的檢測信息，數據采集器9的放大電路噪音折合到輸入端為10nv/√Hz1Hz，整體功耗＜0.3W，數據存儲容量為32GB。供電裝置15，用于提供單艙球三分量海底磁力儀的電源，采用UBBL24-FL型號的鋰電池，額定電壓7.2V，標稱容量4.8AH。

上述方案中，，玻璃艙球外部頂端固裝有水聲傳感器。玻璃艙球為耐壓空心玻璃球，用于裝置內部結構保護，同時提供整套裝置的浮力。固定支架為雙環狀結構。耦合支架為三角形板狀結構，安裝在固定支架下部，用于固定磁傳感器、方位傳感器和姿態傳感器。

優選地，磁傳感器11采用三軸磁通門探頭，該探頭的測量頻率范圍為0-3KHz，內部噪聲＜6pTrms/√Hz1Hz，外殼尺寸為3.2×3.2×15.2cm。