[發明專利]一種用于極地浮冰區的海洋磁力探測方法與裝置

有效

• 申請號: 201510216300.8
• 申請日: 2015-05-03
• 公開（公告）號: CN104793255B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 劉保華;裴彥良;季念迎;劉晨光;華清峰
• 申請（專利權）人: 國家海洋局第一海洋研究所;國家深海基地管理中心
• 主分類號: G01V3/40
• 分類號: G01V3/40;B63C11/52
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司37201
• 代理人: 王鐸

技術領域

本發明涉及一種適用于極地浮冰區的海洋磁力探測裝置與方法，屬于地球物理勘探技術領域。

背景技術

常規海洋磁力探測通常采用拖曳式磁力儀進行探測，將磁力儀探頭通過拖纜拖曳于船尾海水中，以獲取地海洋磁場的磁性參數，通過對所獲取數據進行計算、成圖來分析判斷地質情況或判斷找礦靶區的一種方法。常規海洋磁力探測，拖曳于海水中的磁力儀探頭與船尾間的距離需要大于3倍船長，拖曳用電纜采用卡夫拉繩加強拖纜。這種常規拖曳式磁力測量適用于絕大部分海域磁力測量，但在極地浮冰區這種拖曳式磁力測量具有很大的風險：浮冰可以輕易地割斷卡夫拉拖纜，導致磁力儀探頭丟失；浮冰撞擊磁力儀探頭也會導致設備損壞。

發明內容

針對現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種適用于極地浮冰區的海洋磁力探測裝置與方法，能夠降低浮冰對設備安全的威脅，提高極區磁力探測效率。

本發明所述的磁力探測裝置，包括水下任務執行單元、船上測控單元、同軸鎧裝纜，所述水下任務執行單元與船上測控單元通過同軸鎧裝纜連接；所述水下任務執行單元包括拖體、水下采集控制單元、水下調制解調器、傳感器、磁力拖纜、磁力探頭、電源單元；所述船上測控單元包括甲板采集控制單元、甲板調制解調器；所述拖體采用不銹鋼焊接加工，拖體內部安裝有控制密封艙、電源密封艙和傳感器，所述水下采集控制單元和水下調制解調器安裝在控制密封艙內，電源單元安裝于電源密封艙內；所述水下采集控制單元為磁力探頭供電，并采集磁力探頭和傳感器信號；所述水下調制解調器將水下采集控制單元采集的數據編碼調制，并通過同軸鎧裝纜發送給甲板采集控制單元；所述水下調制解調器接收并解碼甲板采集控制單元通過同軸鎧裝纜發送的控制命令。

所述甲板采集控制單元，包括采集軟件和計算機，用于控制磁力探頭的采樣間隔，實時接收、監視并存儲磁力數據和傳感器數據。

所述甲板調制解調器接收解碼水下采集控制單元采集的數據，編碼并發送甲板采集控制單元通過同軸鎧裝纜發送的控制命令。

所述傳感器包括深度傳感器和姿態傳感器。

所述拖體采用同軸纜直流供電，電源變換單元將甲板直流電源變換為水下采集控制單元和調制解調器所需的電壓。

所述磁力探頭為一個探頭或多個探頭。

所述磁力探頭是光泵磁力儀、質子磁力儀、磁通門磁力儀中的一種或多種。

所述同軸鎧裝纜負責牽引拖體，同軸鎧裝纜與拖體之間由承重頭連接。

優選地，探測時拖體拖曳于船尾海水中，入水深度20m左右，同軸鎧裝纜入水點與船尾水平距離不大于50m，有效避開浮冰干擾。

優選地，磁力探頭拖曳于拖體尾部，兩者之間由磁力拖纜連接，磁力拖纜內襯卡夫拉繩。

優選地，磁力探頭與船尾間的水平距離不小于3倍船長，避開船體磁場干擾。

優選地，磁力探頭與拖體之間水平距離不小于50米，避開拖體磁場干擾。

本發明所述的磁力探測方法，包括如下步驟：

（1）將水下任務執行單元連接，磁力探頭連接磁力儀拖纜，磁力儀拖纜連接拖體，拖體連接同軸鎧裝纜；

（2）測量船在極地浮冰區保持2kn左右航行，將磁力探頭放入船尾海水中；

（3）磁力儀拖纜隨磁力探頭全部放入海水中，磁力儀拖纜的長度應盡量長，至少要保證磁力探頭與拖體之間的水平距離不小于50m，避開拖體的磁場干擾；

（4）拖體吊放到船尾海水中，釋放足夠長度的同軸鎧裝纜，使拖體入水深度20m左右，有效避開浮冰干擾；；

（5）測量船船速增加到5kn以上，釋放足夠長度的同軸鎧裝纜，磁力儀拖纜的長度與同軸鎧裝纜的長度要足夠長，保證磁力探頭與船尾之間的距離不小于3倍船長；

（6）水下執行單元供電，與船上測控單元連接，甲板計算機設置水下控制單元采樣率，命令水下采集控制單元開始工作；

（7）水下采集控制單元為磁力探頭供電，并采集磁力探頭和傳感器信號，將這些信號傳輸至甲板采集控制單元；

（8）甲板采集控制單元實時接收、監視并存儲磁力數據和傳感器數據；

（9）水下調制解調器將水下采集控制單元采集的數據編碼調制，并通過同軸鎧裝纜發送給甲板采集控制單元；接收并解碼甲板采集控制單元通過同軸鎧裝纜發送的控制命令；

（10）甲板調制解調器接收解碼水下采集控制單元采集的數據，編碼并發送甲板采集控制單元通過同軸鎧裝纜發送的控制命令；

（11）測量完成后，甲板采集控制單元命令水下采集控制單元停機；

（12）停止為水下任務單元供電，回收水下任務單元。