[實用新型]一種淺海區海底高精度重力測量系統

有效

• 申請號: 201721185098.8
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN207164267U
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 劉洪波;陳宏杰;王恩強;臧凱;吳治國;韓玉珍
• 申請（專利權）人: 山東省物化探勘查院
• 主分類號: G01V7/16
• 分類號: G01V7/16
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司37219
• 代理人: 王楠

技術領域

本實用新型涉及一種淺海區海底高精度重力測量系統，具體涉及0～200m水深海底高精度重力測量系統，屬于重力測量領域。

背景技術

目前，淺海區海底高精度重力測量系統僅利用GPS進行水上平面定位，未能進行水下平面定位，重力儀在水中由于受海流沖擊會發生偏移，水深越深，偏移越大，定位精度越差。本單位曾公開了中國專利文件“一種超淺海域海底高精度重力測量系統，申請號201620485470.6”，提供了一種超淺海域海底高精度重力測量系統，但該方案僅適用于50米以內的超淺海域高精度重力勘探，當水深超過50米時，其定位精度不能滿足重力規范不大于±10米的精度要求。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型提供一種淺海區海底高精度重力測量系統。

本實用新型的技術方案如下：

一種淺海區海底高精度重力測量系統，包括工作船、海底重力儀系統和導航系統；

海底重力儀系統包括船上操控系統、重力儀，船上操控系統位于工作船上，船上操控系統通過通訊電纜與重力儀連接；重力儀在工作時沉入海底；

導航系統包括GPS系統、星站衛星差分系統和超短基線聲學定位系統，GPS系統的定位精度較差，所以GPS系統用于對工作船進行行駛導航，將淺海重力測點理論平面坐標輸入到GPS系統中后，引導工作船到達重力測量點位；星站衛星差分系統的定位精度高，但導航功能差，星站衛星差分系統用于進行水上三維定位，超短基線聲學定位系統用于進行水下三維定位；

工作船上設有供電裝置和絞車，供電裝置通過供電電纜與船上操控系統、絞車、星站衛星差分系統和超短基線聲學定位系統連接。

根據本實用新型優選的，超短基線聲學定位系統包括光纖慣性導航系統、聲學換能器和聲學應答器，光纖慣性導航系統、聲學換能器位于工作船上，聲學應答器位于重力儀上。

進一步優選的，聲學換能器位于工作船船頭底部。以縮短與重力儀的距離，實現重力儀與超短基線聲學定位系統聯為一體。

進一步優選的，光纖慣性導航系統通過通訊電纜與星站衛星差分系統、聲學換能器連接。

進一步優選的，聲學應答器位于重力儀上方的中心軸線上。增加水下三維定位的精確度。

聲學換能器發射聲波信號至聲學應答器，聲學應答器接在收到訊問信號后，發射區別于訊問信號的響應信號回到聲學換能器，響應信號經由通訊電纜經數據采集處理，依據測量聲學應答器的距離和方位，解算出聲學應答器相對于船載聲學換能器三維空間海底位置的坐標，最后通過相對位置和聲學換能器的GPS坐標換算出聲學應答器的大地坐標，以達到實時定位的目的。使用星站衛星差分系統進行水上三維定位，并結合超短基線聲學定位系統進行海底重力測點三維定位，定位精度可滿足高精度重力測量規范要求。

根據本實用新型優選的，重力儀包括調平裝置、密封倉、配重框架，配重框架置于重力儀外側，船上操控系統通過通訊電纜與調平裝置、密封倉連接。

海底重力儀必須在水平狀態下才能正確測量讀數，重力儀沉入海底后需先進行調平工作。重力儀內置調平裝置，可在坡度小于25°的傾斜狀態下對重力儀進行調平操作，保證重力儀處在水平狀態下讀數。海底重力儀調平裝置主要由垂直相交的X、Y兩個方向伺服電機組成，工作時，X方向伺服電機先將重力儀調至X方向水平狀態，然后Y方向伺服電機將重力儀調至Y方向水平狀態，調平裝置將重力儀調平至±20弧秒內，從而保證重力儀總體達到水平狀態。

密封倉的作用主要有2方面：⑴.隔絕海水對重力儀電子元件及電路的浸泡；⑵.克服海水流動對重力儀靈敏系統的振動干擾，從而形成穩定的重力測量系統。密封倉由上、下兩個半球型密封罩通過支撐環連接為球型，球體直徑80cm，密封罩及支撐環為合金材質，具防海水腐蝕能力。上、下兩密封罩間墊有O型橡膠密封圈，以保證在淺海海域(200m水深內)不漏水。

在密封倉外部設計了配重框架，為了減小重力儀受海流的沖擊影響，配重框架為不銹鋼管材料，可根據海流大小在框架底部增加配重，以提高重力儀測量穩定性。

船上操控系統通過通訊電纜與重力儀核心內各感應器連接，實現在船上對海底重力儀進行各項遙控操作，主要有：⑴海底重力儀通電后，船上操控系統自動對重力儀進行加熱，以保證重力儀石英彈簧靈敏系統處于恒溫狀態下正常測量讀數。⑵實現對海底重力儀進行調平操作及測量讀數。測量過程中可實時監測海底重力儀X、Y方向傾斜情況和讀數情況，從而監控測量數據質量。⑶為了檢查密封倉是否漏水，船上操控系統實時進行密封倉漏水監測，當密封倉漏水時操控系統發出報警信號，以便及時進行處理。