[發明專利]一種海洋電磁場信號采集系統、裝置和海洋環境觀測系統

在審

• 申請號: 202010198936.5
• 申請日: 2020-03-20
• 公開（公告）號: CN111290033A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 陳家林;李龍;劉蘭軍;黎明;李予國;裴建新;亓夫軍;丁學振;左成;楊凡;周亞濤
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01V3/12
• 分類號: G01V3/12
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 馬金華

1.一種海洋電磁場信號采集系統，其特征在于，所述海洋電磁場信號采集系統包括：

電場信號采集單元，用于采集海洋環境電場信號；

磁場信號采集單元，用于采集海洋環境磁場信號；

方位姿態信號采集單元，用于采集移動平臺的方位姿態信息；

平臺磁場信號測量單元，用于測量移動平臺的內部磁場信息；

主控單元，用于系統參數配置、工作流程控制、采集數據處理存儲、系統電源管理、系統與移動平臺的信息交互；

所述磁場信號采集單元包括4路磁場傳感器、磁場信號處理模塊、模數轉換模塊和1路可控電流輸出模塊，可實現獨立式磁場采集、張量式磁場采集和零磁張量式磁場采集；

獨立式磁場采集，4路磁場傳感器、磁場信號處理模塊、模數轉換模塊分別獨立采集磁場信號，存儲4路磁場信號；

張量式磁場采集，4路磁場傳感器、磁場信號處理模塊、模數轉換模塊分別獨立采集磁場信號，采集后其中3路磁場信號與剩余1路磁場信號進行差值處理，存儲差值處理后的3路磁場信號；

零磁張量式磁場采集，4路磁場傳感器、磁場信號處理模塊、模數轉換模塊分別獨立采集磁場信號，其中1路磁場信號作為參考磁場信號，可控電流輸出模塊根據參考磁場信號進行零磁補償線圈電流控制，使參考磁場信號趨近于零，存儲3路磁場信號。

2.如權利要求1所述的海洋電磁場信號采集系統，其特征在于，所述電場信號采集單元包括電場傳感器、電場信號處理模塊、模數轉換模塊；

電場傳感器，用于電場信號的檢測；

電場信號處理模塊，采用低噪聲斬波調制放大電路，用于對電場傳感器輸出的電場信號進行低噪聲放大處理；

模數轉換模塊，采用高精度模數轉換器，用于放大后的電場信號的同步高精度采集。

3.如權利要求1所述的海洋電磁場信號采集系統，其特征在于，所述主控單元，包括微控制器、磁場信號采集單元接口、電場信號采集單元接口、方位姿態信號采集單元接口、平臺磁場信號測量單元接口、數據存儲模塊、系統電源模塊、信息交互模塊；

微控制器，用于系統管理和工作流程控制；

磁場信號采集單元接口、電場信號采集單元接口、方位姿態信號采集單元接口、平臺磁場信號測量單元接口，用于與前述磁場信號采集單元、電場信號采集單元、方位姿態信號采集單元、平臺磁場信號測量單元的接口；

數據存儲模塊，用于數據存儲；

系統電源模塊，用于根據移動平臺提供的電源產生主控單元、磁場信號采集單元、電場信號采集單元、方位姿態信號采集單元、平臺磁場信號測量單元所需的各種電源；

信息交互模塊，與微控制器連接的多個串口，用于系統參數配置、與移動平臺的信息交互。

4.一種運行權利要求1～3任意一項所述海洋電磁場信號采集系統的海洋電磁場信號采集方法，其特征在于，所述海洋電磁場信號采集方法包括：磁場信號采集單元設置有四路相同的磁場測量通道，包括磁場傳感器、磁場信號處理模塊、模數轉換模塊，磁場傳感器采用三軸磁通門傳感器，最多可支持12個分量的磁場數據同步采集，可支持多達三種磁場采集模式；磁場信號采集單元設置有一路可控電流輸出通道，用于零磁環境測量時的環境磁場消除；電場信號采集單元設置有兩路相同的電場測量通道，包括電場傳感器、電場信號處理模塊、模數轉換模塊；平臺磁場信號測量單元設置有磁場和電流傳感測量模塊用于測量移動平臺自身的輻射磁場和工作電流，用于移動平臺自身磁場的補償；方位姿態信號采集單元的方位姿態傳感器集成到采集系統內部，在移動平臺運動的過程中，實時采集移動平臺的運動姿態，用于運動產生磁場的補償；主控單元通過串口模塊與移動平臺進行數據通訊和GPS授時。

5.如權利要求4所述的海洋電磁場信號采集方法，其特征在于，所述海洋電磁場信號采集方法還包括：磁場傳感器通過磁場傳感器接口連接磁場板，電場傳感器通過電場傳感器接口連接電場板，磁場板通過磁場板采集控制接口連接至主控板，電場板通過電場板采集控制接口連接至主控板，主控板為磁場板和電場板提供電源，主控板還連接方位姿態傳感器、磁場測量模塊、電流測量模塊和移動平臺。