CN211336354U - 一种用于深远海磁力异常探测的浮标 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于深远海磁力异常探测的浮标，包括浮体，所述浮体上方设置浮标上架，所述浮体底部通过锚绳连接声学释放器，所述声学释放器底部通过锚链连接锚块，所述浮体内部设置仪器舱和电池舱，所述浮标上架顶部设置北斗通信终端和GNSS定位设备，所述仪器舱内部从上至下依次安装有数据采集器、姿态传感器、波浪传感器、三分量磁通门传感器和铯光泵磁力传感器，本实用新型的浮标结构简单，制造成本低，适合在深远海的长期定点磁异常探测，且灵敏度高，能够正确地识别目标，并直接准确地测定目标的方位,为预警和攻击等军事行动提供准确的数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种浮标，特别涉及一种用于深远海磁力异常探测的浮标。
背景技术
海洋中的船舶和潜艇是综合的机械电子设备，其内部的通信设备、电器设备、电子电路和输电线路等会产生的电磁场；其壳体是由钢铁等铁磁性物质制作而成，壳体铁磁性物体的剩余磁化会产生固定磁场，磁性物质在地球磁场的磁化作用下会产生感应磁场，壳体的铁磁性物质运动时切割地磁场产生的涡流磁场，以上种类的磁场叠加会引起地磁场畸变而产生地磁场的局部磁异常，通过精准测量这种局部磁异常可以探测和识别舰艇和潜艇等水上水下目标。
美国海军自20世纪40年代开始一直在研究和应用航空磁探潜技术，将高灵敏度磁探***安装在反潜飞机上，通过测量海洋中潜艇等磁性物体引起的局部磁异常，判别和确定目标。高灵敏度的磁力仪及其配套附件设备，加上合理有效的数据采集处理算法组成的磁探***能够正确地识别目标，并直接准确地测定目标的方位，为预警和攻击等军事行动提供准确的数据。
在深海大洋中，海洋浮标以其成本低、布放灵活和续航能力强的优点成为海洋观测的重要手段之一，可以在指定海域开展长期连续观测，并与陆地进行实时数据通信。因此，利用浮标进行磁异常的探测是一种比较有效的探测手段，目前还没有该方面的研究。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于深远海磁力异常探测的浮标，以达到实现在海洋中的敏感区域进行定点长期磁异常监视的目的。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种用于深远海磁力异常探测的浮标，包括浮体，所述浮体上方设置浮标上架，所述浮体底部通过锚绳连接声学释放器，所述声学释放器底部通过锚链连接锚块，所述浮体内部设置仪器舱和电池舱，所述浮标上架顶部设置北斗通信终端和GNSS定位设备，所述仪器舱内部从上至下依次安装有数据采集器、姿态传感器、波浪传感器、三分量磁通门传感器和铯光泵磁力传感器。
上述方案中，所述铯光泵磁力传感器放置在仪器舱的最底层，铯光泵磁力传感器的垂向中轴线与浮标的垂向中轴线重合。
上述方案中，所述波浪传感器的安装位置与整个浮标重心重合，波浪传感器的坐标系Z轴与浮标中轴线重合，X轴和Y轴与浮标坐标系的X轴和Y轴平行。
上述方案中，所述姿态传感器的坐标系Z轴与浮标垂向中轴线重合。
上述方案中，所述数据采集器分别与姿态传感器、波浪传感器、三分量磁通门传感器和铯光泵磁力传感器，以及GNSS定位设备和北斗通信终端信号连接。
进一步的技术方案中，所述铯光泵磁力传感器、三分像磁通门传感器、姿态传感器和GNSS定位设备的数据更新率为10Hz，波浪传感器的数据更新率为20Hz。
进一步的技术方案中，所述浮标上架侧面安装有太阳能电池板。
进一步的技术方案中，所述锚绳上设置浮球。
通过上述技术方案，本实用新型提供的用于深远海磁力异常探测的浮标中，铯光泵磁力传感器用于测量浮标所在海域的磁场总值，包括地球磁场(约为50000nT)、浮标干扰磁场(约为十几nT)、环境磁场(约为几nT)和目标磁异常(约为十几nT)。
三分量磁通门传感器测量浮标所在海域的地磁场在浮标坐标系下三轴分量。姿态传感器测量浮标的偏航角、横滚角和俯仰角；三分量磁通门传感器数据和姿态数据用于铯光泵磁力传感器的磁干扰补偿。
波浪传感器测量浮标所在海域的海浪参数(有效波高、波周期等)，用于计算浮标所在海域海水运动产生的磁场，提高磁异常测量的准确度。GNSS定位设备为磁力数据提供时间和位置信息，并通过位置信息确定浮标所在海域的磁倾角。
以上数据均由数据采集器采集存储并转换至浮标的三轴坐标系下进行运算。数据采集器主要是接收存储所有传感器的数据，进行磁干扰补偿解算和磁异常解算，并将发现的磁异常信息(磁异常强度)通过北斗通信终端发回至陆地。
本实用新型的用于深远海磁力异常探测的浮标结构简单，制造成本低，适合在深远海的长期定点磁异常探测，且灵敏度高，能够正确地识别目标，并直接准确地测定目标的方位，为预警和攻击等军事行动提供准确的数据。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本实用新型实施例所公开的一种用于深远海磁力异常探测的浮标结构示意图；
图2为本实用新型实施例所公开的仪器舱内部结构示意图。
图中，1、浮体；2、浮标上架；3、太阳能电池板；4、北斗通信终端；5、GNSS定位设备；6、锚绳；7、声学释放器；8、锚链；9、锚块；10、浮球；11、仪器舱；12、电池舱；13、数据采集器；14、姿态传感器；15、波浪传感器；16、三分量磁通门传感器；17、铯光泵磁力传感器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本实用新型提供了一种用于深远海磁力异常探测的浮标，如图1所示的结构，该包括浮体1，浮体1上方设置浮标上架2，浮标上架2侧面安装有太阳能电池板3，用于给内部电池舱供电。浮标上架2顶部设置北斗通信终端4和GNSS定位设备5。
浮体1底部通过锚绳6连接声学释放器7，声学释放器7底部通过锚链8连接锚块9，锚绳6上设置浮球10。
浮体1内部设置仪器舱11和电池舱12，电池舱12用于给仪器舱11供电。如图2所示，仪器舱11内部从上至下依次安装有数据采集器13、姿态传感器14、波浪传感器15、三分量磁通门传感器16和铯光泵磁力传感器17。
本实施例中，铯光泵磁力传感器17放置在仪器舱11的最底层，铯光泵磁力传感器17的垂向中轴线与浮标的垂向中轴线重合。波浪传感器15的安装位置与整个浮标重心重合，波浪传感器15的坐标系Z轴与浮标中轴线重合，X轴和Y轴与浮标坐标系的X轴和Y轴平行。姿态传感器14的坐标系Z轴与浮标垂向中轴线重合。上述位置关系用于在后续数据处理时，建立浮标坐标系用。
数据采集器13分别与姿态传感器14、波浪传感器15、三分量磁通门传感器16和铯光泵磁力传感器17，以及GNSS定位设备5和北斗通信终端4信号连接。
本实施例中，铯光泵磁力传感器17、三分像磁通门传感器16、姿态传感器14和GNSS定位设备5的数据更新率为10Hz，波浪传感器15的数据更新率为20Hz。
使用时，将浮标投放于目标海域，姿态传感器14采集浮标的偏航角、横滚角和俯仰角，波浪传感器15测量浮标所在海域的海浪参数(有效波高、波周期等)，三分量磁通门传感器16测量浮标所在海域的地磁场在浮标坐标系下三轴分量，铯光泵磁力传感器17测量浮标所在海域的磁场总值，包括地球磁场(约为50000nT)、浮标干扰磁场(约为十几nT)、环境磁场(约为几nT)和目标磁异常(约为十几nT)。GNSS定位设备为磁力数据提供时间和位置信息，并通过位置信息确定浮标所在海域的磁倾角。
上述采集到的数据传给数据采集器13，在数据采集器13内进行磁干扰补偿解算和磁异常解算，并将发现的磁异常信息(磁异常强度)通过北斗通信终端4发回至陆地。
高灵敏度的磁探***对于近场的磁干扰响应非常灵敏，浮标平台必须尽量减少磁干扰，即浮标材料尽量采用无磁性或者弱磁性材料，考虑到深远海浮标长途运输和布放的需求，以及磁探***在浮标平台的适用性。该浮标主要技术特点如下：浮标采用直径≤3m的圆盘式结构；浮体采用PE材料，表面喷涂聚脲，保证浮体具有足够的强度和防腐性能，浮体内有仪器舱和电池舱，仪器舱内安装高灵敏度磁探***，仪器舱的中轴线要与浮标的中轴线重合，电池舱安装电池组；锚系由锚绳、浮球、声学释放器、锚链和锚块组成，其中锚绳采用尼龙绳或者聚丙烯缆绳，浮球使用玻璃浮球，靠近浮标的连接件均采用铝材质，声学释放器、锚链和锚块等铁磁性材料组成的部件靠近海底，距离浮标需超过1000米。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种用于深远海磁力异常探测的浮标，包括浮体，所述浮体上方设置浮标上架，所述浮体底部通过锚绳连接声学释放器，所述声学释放器底部通过锚链连接锚块，所述浮体内部设置仪器舱和电池舱，其特征在于，所述浮标上架顶部设置北斗通信终端和GNSS定位设备，所述仪器舱内部从上至下依次安装有数据采集器、姿态传感器、波浪传感器、三分量磁通门传感器和铯光泵磁力传感器。
2.根据权利要求1所述的一种用于深远海磁力异常探测的浮标，其特征在于，所述铯光泵磁力传感器放置在仪器舱的最底层，铯光泵磁力传感器的垂向中轴线与浮标的垂向中轴线重合。
3.根据权利要求1所述的一种用于深远海磁力异常探测的浮标，其特征在于，所述波浪传感器的安装位置与整个浮标重心重合，波浪传感器的坐标系Z轴与浮标中轴线重合，X轴和Y轴与浮标坐标系的X轴和Y轴平行。
4.根据权利要求1所述的一种用于深远海磁力异常探测的浮标，其特征在于，所述姿态传感器的坐标系Z轴与浮标垂向中轴线重合。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种用于深远海磁力异常探测的浮标，其特征在于，所述数据采集器分别与姿态传感器、波浪传感器、三分量磁通门传感器和铯光泵磁力传感器，以及GNSS定位设备和北斗通信终端信号连接。
6.根据权利要求5所述的一种用于深远海磁力异常探测的浮标，其特征在于，所述铯光泵磁力传感器、三分像磁通门传感器、姿态传感器和GNSS定位设备的数据更新率为10Hz，波浪传感器的数据更新率为20Hz。
7.根据权利要求1所述的一种用于深远海磁力异常探测的浮标，其特征在于，所述浮标上架侧面安装有太阳能电池板。
8.根据权利要求1所述的一种用于深远海磁力异常探测的浮标，其特征在于，所述锚绳上设置浮球。
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| CN201922197590.2U CN211336354U (zh) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | 一种用于深远海磁力异常探测的浮标 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113251967A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种电力抱杆牵拉绳或承托绳姿态动态监测机构 |
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2019
- 2019-12-10 CN CN201922197590.2U patent/CN211336354U/zh active Active
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| CN113251967A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种电力抱杆牵拉绳或承托绳姿态动态监测机构 |
| CN113251967B (zh) * | 2021-05-18 | 2022-11-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种电力抱杆牵拉绳或承托绳姿态动态监测机构 |
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