一種深海拖曳式的質子旋進磁力測量系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及深海海底地球物理探測技術領域的深海拖曳式的質子旋進磁力測量系統，是一種能在深海海底開展高精度、高分辨率的地磁場總場強度的探測設備，可以探測深海海底障礙物或者目標物、海底地磁場變化特征，屬于深海拖曳式的質子旋進磁力測量系統的創新技術。
【背景技術】
[0002]海洋磁力測量是海洋地球物理測量的一種常規手段。地磁場測量可分為矢量測量和標量測量；其中，標量測量一般指的是地磁場總場強度的測量，用現今的質子旋進磁力儀、光泵磁力儀測量技術獲得的標量值通常是屬于絕對測量值。由于矢量測量涉及到功耗、高精度的姿態改正、測量漂移和安裝裝置等技術問題，在海洋調查和科學觀測中普及和推廣不夠；因而海洋磁測一般屬于絕對測量技術。
[0003]普通的海洋磁測的技術配置是:①磁力儀甲板單元、②拖曳電纜和③磁力儀傳感器拖魚三個部分所組成的，配套設備還有拖曳電纜的釋放絞車。其中，①磁力儀甲板單元是由海洋磁力測量的主機和磁力儀接口、導航定位接口組合而成；②一條拖曳電纜釋放在調查母船后面，其長度通常為母船長度的3倍以上，其中一端連接磁力儀甲板單元，另外一端連接磁力儀拖魚；③磁力儀傳感器拖魚，耐壓一般只有幾個MPa，主要內置磁力測量設備，有些設備還配備壓力傳感器。海洋磁力測量可與其他海洋地球物理探測項目同步作業，拖曳系統通常工作在水面上。
[0004]隨著科學技術的進步和發展，人類走向深海大洋的科學考察和開發活動越來越頻繁，提升深海海底探測技術發展能力面臨著新的挑戰。用常規的海洋磁測技術與方法對水深幾千米的深海海域進行磁測，存在著測量傳感器距離場源之間距離遙遠，不能得到高分辨的地磁場探測信息，無法識別海底的目標物信息和海底的精細的磁性層結構信息等問題。將一個質子旋進磁力儀通過技術升級，再配備一個特制的壓載器，使近海底磁力測量得以實現。其中將設備沉放到幾千米水下進行海底磁力的移動觀測，面臨著許多問題:長達近10千米的拖曳電纜的信號傳輸、儀器設備的供電、水下傳感器的定位問題、沉放高度的控制和監控、磁力儀與其它外圍設備的系統集成問題、磁力儀測量值的抖動度以及各個水下單元和連接器的水密絕緣問題等等。常規的海洋磁測系統無法滿足此工作要求。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于考慮上述問題而提供一種深海拖曳式的質子旋進磁力測量系統。本發明可應用于深海近海底地球物理移動觀測工作，實現高分辨率的地球物理探測目標。
[0006]本發明的技術方案是:本發明的深海拖曳式的質子旋進磁力測量系統，包括有甲板單元和水下單元，其中甲板單元安裝在作業母船上，水下單元以壓載器作為集成平臺，作業母船通過光電復合纜和承重頭與壓載器連接，水下單元的壓載器通過磁力電纜與磁力儀拖魚連接，甲板單元和水下單元分別配套有相對應的光纖模塊，甲板單元和水下單元之間的測量信號采用光纖的方式進行通訊。
[0007]本發明將光電復合纜技術和光纖傳輸應用到深海拖曳式的質子旋進磁力測量系統中，相比于同軸纜傳輸方式，既從通訊和供電方式上保障了系統的穩定性和可靠性，又在數據通路上盡量避免了干擾源，降低了信號噪聲，降低了外部環境對系統測量結果精度的影響。此外，本發明運用的深海壓載器技術，既為磁力儀拖魚提供了通訊接口，在結構和組成上體現了系統的完整性，也為深海環境下的近海底地磁場移動觀測提供了技術支持。壓載器是一個多功能的水下拖體，集成安裝了多種傳感器和輔助裝置。其中壓載器配備了電源分配系統，保障了整個系統的電源供應問題；另外，壓載器作為測量系統集成的平臺，綜合了水下定位、拖體沉放深度、距海底高度等與拖魚測量的相關信息；此外，壓載器為拖魚下沉到海底進行近海底磁力測量提供了必備的配重；壓載器的設計還提高了拖魚在海底拖曳過程中的穩性，很大程度上降低了作業母船搖擺對拖魚姿態的影響。本發明運用了高精度的水下定位技術，結合母船GPS導航信號和高精度壓力傳感器指示了拖魚在海底的實際地理位置信息，提高了近海底地磁場移動觀測數據的可讀性，是后期數據處理必不可少的重要信息。本發明在磁力儀拖魚的尾部加裝了海錨，中間用萬向環連接，減少了拖魚在水體中的不規則運動，改善拖魚的測量姿態，減少抖動度，提高了測量數據的質量。本發明是一種設計巧妙，性能優良，方便實用的可應用于深海近海底地球物理移動觀測工作，實現高分辨率的地球物理探測目標的的深海拖曳式的質子旋進磁力測量系統。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明深海拖曳式的質子旋進磁力測量系統的原理圖；
圖2為本發明甲板單元和水下單元之間光、聲信號傳送的原理圖。
【具體實施方式】
[0009]實施例:
本發明的結構示意圖如圖1、2所示，本發明的深海拖曳式的質子旋進磁力測量系統，包括有甲板單元和水下單元，其中甲板單元安裝在作業母船I上，水下單元以壓載器6作為集成平臺，作業母船I通過光電復合纜2和承重頭3與壓載器6連接，水下單元的壓載器6通過磁力電纜9與磁力儀拖魚10連接，甲板單元和水下單元分別配套有相對應的光纖模塊，甲板單元和水下單元之間的測量信號采用光纖的方式進行通訊，用以數據收發和編碼解譯。其中磁力電纜9為拖魚測量的專用電纜，且磁力電纜9需保持一定長度。
[0010]本實施例中，上述磁力儀拖魚10的尾部還連接有海錨11，安裝在磁力儀拖魚10后面的海錨11是為了保證磁力儀在低速拖曳過程中具有一定的拉力，從而保持穩定的姿態，即海錨11可用來校正磁力儀拖魚10的姿態，使得磁力儀的測量數據穩定，抖動度小。與磁力儀拖魚10連接的海錨11及其繩子均采用無磁性材料，克服磁力儀測量過程中受電磁、鐵磁性物質的干擾，保證資料的質量。
[0011 ] 本實施例中，上述壓載器6是具有頂部為導流罩的金屬框架，壓載器6內安裝有壓力傳感器5、磁力儀接口以及電源，電源供電至磁力儀接口及光纖模塊，磁力儀接口與磁力儀拖魚10連接，且壓力傳感器5及磁力儀接口與水下單元配套的光纖模塊連接。
[0012]本實施例中，上述壓載器6內還安裝有增加重量的壓載鉛塊。
[0013]本實施例中，上述壓載器6內還安裝有兩個耐壓密封艙，分別是第一耐壓密封艙7及第二耐壓密封艙8。
[0014]本實施例中，上述第一耐壓密封艙7內置供電變壓器；第二耐壓密封艙8