[發(fā)明專利]一種水下磁目標特征模擬方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811209063.2
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN111060989B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發(fā)明（設計）人: 秦杰;王春娥;王同雷;劉棟蘇
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: G01V13/00
• 分類號: G01V13/00
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 孫成林

本發(fā)明公開了一種水下磁目標特征模擬方法，它包括采用置于海水中的單根長直導線接通電源產(chǎn)生的磁場模擬水下磁目標的磁場特征，電源電流經(jīng)由電源正極、導線、正電極、海水、負電極、導線、電源負極形成回路。本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明采用置于海水中的單根長直導線通電產(chǎn)生的磁場模擬水下磁目標磁場特征，利用海水導電性形成電流回路，相比傳統(tǒng)采用永磁體或載流圓線圈產(chǎn)生磁場的方法，本發(fā)明中磁目標模擬器的體積重量大幅減小，所需電源功率大幅降低，且模擬器搬運及運輸難度減小，因此為潛艇等水下磁目標特征技術的研究和水下信息對抗提供了試驗平臺支撐。

技術領域

本發(fā)明屬于一種磁探測領域中水下磁目標特征模擬方法，具體涉及一種基于通電長直導線的水下磁目標模擬器的方法。

背景技術

當前，我國與多個國家存在海洋領土爭端，周邊形勢復雜，潛艇等水下目標的探測能力對于維護國家領土完整與海洋權益具有重要戰(zhàn)略意義。磁探測通過探測水下目標產(chǎn)生的磁場進行磁目標的識別與定位，具有不受復雜水聲環(huán)境影響、可全天候應用等特點，成為目前國內(nèi)外大力發(fā)展的水下目標探測技術。

為提高磁探測能力，需要針對潛艇等水下磁目標開展大量探測試驗，而潛艇等水下磁目標調(diào)遣困難較大，難以滿足技術研究中高頻次的探測試驗需求，因此建立水下磁目標模擬器成為磁探測技術研究中的關鍵技術之一。常規(guī)產(chǎn)生磁場的方法主要包括兩種，一為采用永磁材料產(chǎn)生磁場，二為采用載流圓線圈產(chǎn)生磁場。根據(jù)國內(nèi)外中型潛艇的磁矩大小，當采用永磁體產(chǎn)生該磁矩時，若采用磁性最強的釹鐵硼永磁，產(chǎn)生該磁矩所需的永磁體達約2000kg。由于永磁體磁性極強，體積重量均太大，使得搬運中存在極大風險，因此采用永磁體產(chǎn)生所需磁矩的方案可行性較低。若采用載流圓線圈產(chǎn)生磁場，線圈產(chǎn)生磁場的大小可根據(jù)畢奧-薩法爾定律進行計算，計算得到所需導線總長度需在10km以上，該長度導線中的電阻及所需供電電壓均增大了該方案的實施難度，因此采用載流圓線圈的方案也有上述應用難題。

因此傳統(tǒng)產(chǎn)生磁場的方法在模擬水下磁目標特性時均存在體積重量過大，難以實施等問題，成為水下磁目標模擬器研制中的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種水下磁目標特征模擬方法，它能夠克服傳統(tǒng)磁場產(chǎn)生方法在水下目標磁模擬應用的不足。

本發(fā)明的技術方案如下：一種水下磁目標特征模擬方法，它包括采用置于海水中的單根長直導線接通電源產(chǎn)生的磁場模擬水下磁目標的磁場特征，電源電流經(jīng)由電源正極、導線、正電極、海水、負電極、導線、電源負極形成回路。

所述的電源可為恒流源或交流源，當采用恒流源時產(chǎn)生恒定磁場，用以模擬水下目標的靜磁場特征；當采用交流源時產(chǎn)生交變磁場，用以模擬水下目標如潛艇等的軸頻磁場特征。

所述的電源正電極及負電極均采用可增大電極與海水接觸面積的結構，如杯型結構，以減小海水回路電阻。

所述的電源所選用導線浮于海水表面或懸于海水中均可。

所述的電源所用電極可選用鋁、銅等高導電率材料制成。

所述的電源所采用的功率按照如下方法計算，

1)計算長直導線產(chǎn)生的磁場大小

長直導線中通有電流I時，電流元產(chǎn)生的磁場為：

其中，μ₀為真空磁導率，為電流元到測量點的位移矢量，r為電流元到測量點的距離，求得通電流為I、長度為L的長直導線產(chǎn)生的磁場大小為

2)計算海水回路產(chǎn)生的磁場大小

首先，建立電極及其周圍海水的有限元模型，根據(jù)兩電極間電流沿最小電阻路徑流通原理，仿真分析兩電極間海水中的電流分布；其次，根據(jù)海水中電流分布的面積及電流密度，采用有限元法得到海水回路產(chǎn)生的磁場