[發(fā)明專利]一種用于定位海域中電學分界面的主動電場探測裝置和方法

有效

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• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112068210B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發(fā)明（設計）人: 孫嘉慶;陳聰;杜初陽
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權代理有限公司 42104
• 代理人: 黃行軍;胡藝

本發(fā)明公開了一種用于定位海域中電學分界面的主動電場探測裝置，包括1個發(fā)射電極對和2個電場強度探測器，發(fā)射電極對和電場強度探測器設置于固定基座的外部，固定基座內設有數(shù)據(jù)采集與存儲單元和發(fā)射電極激勵源，發(fā)射電極激勵源的輸出端連接發(fā)射電極對的輸入端，數(shù)據(jù)采集與存儲單元的輸入端連接電場強度探測器的信號輸出端。本發(fā)明還公開了一種利用主動電場來定位海域中電學分界面的方法。本發(fā)明可通過調整場源強度達到控制電場強度探測器所測電場量值的目的，如增大場源強度可以減小噪聲對測量數(shù)據(jù)的影響，從而提高定位的準確性。

技術領域

本發(fā)明專利屬于水下電場探測領域，具體涉及一種利用主動電場來定位海域中電學分界面的裝置和方法。

背景技術

艦船在海洋中航行時，其航行區(qū)域存在著多種導電性能不同的介質，包括空氣、海床、含有氣泡的艦船尾流以及礁石岸壁等，它們導電性能各異，因此會與良導體海水形成電學分界面。

在艦船水下電場的相關研究中，電學分界面的存在不可忽視。一方面，這些分界面的位置和電導率特性影響著艦船水下電場的分布特征，對準確掌握艦船水下電場目標特性具有重要意義；另一方面，一些特定分界面的位置信息，可以作為目標探測和打擊的特征信號，對水下航行器的導航技術有著重要意義，如艦船尾流和正常海水之間的分界面，可以作為魚雷自導的信號源。因此電學分界面的探測方法和技術研究有著十分重要的應用價值。

與水下主動聲吶定位技術相類似，水下主動電場定位技術是指通過探測主動電場畸變來對目標所在海域進行搜索，最終確定出目標信息。目前已初步建立利用水下主動電場定位電場場源的思路和方法，但還沒有見到利用主動電場來對電學分界面進行探測的相關應用。

發(fā)明內容：

為了克服背景技術的缺陷，滿足利用主動電場探測電學分界面的需要，本發(fā)明提供一種利用主動電場來定位海域中電學分界面的裝置和方法，布設難度低、實時性強、實用方便。

為了解決上述技術問題本發(fā)明所采用的技術方案為：

一種用于定位海域中電學分界面的主動電場探測裝置，包括1個發(fā)射電極對和2個電場強度探測器，發(fā)射電極對和電場強度探測器設置于固定基座的外部，固定基座內設有數(shù)據(jù)采集與存儲單元和發(fā)射電極激勵源，發(fā)射電極激勵源的輸出端連接發(fā)射電極對的輸入端，數(shù)據(jù)采集與存儲單元的輸入端連接電場強度探測器的信號輸出端。

較佳地，發(fā)射電極對設置在固定基座頂面中心處。

較佳地，發(fā)射電極對包括兩個對稱設置的鉑片，兩個鉑片沿固定基座中心線對稱設置。

較佳地，電場強度探測器通過連接桿設置在固定基座頂面；兩個電場強度探測器沿固定基座中心線對稱設置。

較佳地，電場強度探測器包括球型基座，和設置于球形基座上的固態(tài)電極；球形基座為尼龍材料制成的球形基座；固態(tài)電極為Ag/AgCl固態(tài)電極。

較佳地，電場強度探測器包括6個固態(tài)電極；6個固態(tài)電極分別沿球形基座三個相互垂直的直徑布設。

一種利用上述裝置進行的用于定位海域中電學分界面的主動電場探測方法，包括：

步驟1，根據(jù)海水的電導率σ、主動電場探測裝置的結構參數(shù)、所加激勵源強度，計算出相對主動電場場源位置確定的兩個測點A、B處(即兩個電場強度探測器所在位置)電場強度三分量測量值作為電場強度的初值E_A0、E_B0；

步驟2，主動電場探測裝置到達待測海域時，根據(jù)測點A、B處電場強度的實測值相對于電場強度初值的變化量(即電場強度的差值)δE_A、δE_B判斷探測裝置附近是否存在電學分界面；

步驟3，當判斷探測器附近存在電學分界面時，定位出主動電場場源關于電學分界面鏡像的鏡像場源p＇的位置(x,y,z)；