本发明专利技术公开了一种单舱球三分量海底磁力仪，该单舱球三分量海底磁力仪包括脱钩机构、仪器舱和底座，仪器舱内部采用一体化封装方式，装有三分量磁传感器、方位传感器、姿态传感器以及数据采集器。本发明专利技术用于海底磁场观测、油气勘探和地质调查。该单舱球三分量海底磁力仪的海底磁场测量功能集中于单一舱球内，解决了现有海底磁力探测装置系统复杂、方向定位精度低、投放与回收操作不便等问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地球物理测量领域，具体属于海洋勘测领域，其涉及ー种海底磁场信号探测仪器。
技术介绍
海洋电磁勘探是ー种主要的海洋地球物理探測手段之一，它适用于地震方法不易分辨而电磁方法拥有优势的区域，例如碳酸盐礁脉、岩丘、火山岩覆盖、海底永久冻土带等。由于海区矿产资源勘探的复杂性和高风险，采用综合地球物理采集以減少风险，提高成功率己成为发达国家开展海域资源调查的重要手段。电磁法勘探与地震勘探的结合在減少多 解性、降低勘探风险方面效果显著。同时，在浅海或者滩海区域，电磁勘探还可以用来解决ー些海洋工程问题。目前国内外已投入大量人力物カ进行海洋电磁勘探仪器的研制和应用。海底磁场测量一般采集水平与垂直两两正交的三个分量，通常每个分量采用ー个线圈式磁传感器，为了抵抗海水压力，每个磁传感器都有単独的承压舱。其它的部件，如数据采集部件、电源等需要另外的承压舱，而为了实现自动上浮功能，需要多个舱球提供浮力。根据国内外公开的相关专利，海底电磁场装置一般采用类似技术方案实现海底三分量磁场测量。这种技术方案的系统复杂、体积重量大、功耗高、海上施工不方便。海底磁场观测的另外一个难题就是仪器姿态的准确检測。现有技术中将磁传感器、方位传感器、姿态传感器等三个方向传感器分别在不同承压舱内封装，但是这三个传感器之间的如何协调一致是ー个一直没有解决的难题。面对海洋勘测的复杂化，对海洋勘测的仪器要求也越来越高。如何解决仪器的小型化、低功耗及准确检测的问题一直是本领域研究人员关注的热点暨难点问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足及问题，本专利技术提出一种体积小且轻便，方便海上施工与投放回收的单舱球三分量海底磁力仪。依据本专利技术的技术方案，提供一种单舱球三分量海底磁力仪，包括脱钩机构I、仪器舱2和底座6 ;其中仪器舱2内部固装有玻璃舱球，脱钩机构I位于仪器舱2顶端，底座6位于仪器舱2底端；在脱钩机构I与底座6之间以拉紧钢丝固接，将仪器舱2固定于底座6中；其中脱钩机构1，用于单舱球三分量海底磁力仪回收时使仪器舱2与底座6分离；仪器舱2，用于为脱钩机构I提供固定支点，同时为玻璃舱球8提供防护；所述单舱球三分量海底磁力仪还包括安全圈3、拉紧钢丝4、锁紧镙栓5、底座6、水声传感器7、玻璃舱球8、数据采集器9、磁传感器11、方位传感器12和姿态传感器13以及供电装置15 ;安全圏3，用于仪保护器舱的结构不受损坏，为外径55cm、内径45cm、厚O. 6cm的塑料环；拉紧钢丝4，用于固定脱钩机构与底座，材质为316 (不锈钢型号)不锈钢，直径3mm ;锁紧镙栓5，用于紧固拉紧钢丝4与底座6，锁紧镙栓5的材质为型号为316的不锈钢；底座6，用于提供仪器舱2的重力牵引和保护，底座6采用玻璃钢材料；水声传感器7，用于水声通讯信号接收与应答，改变所述单舱球三分量海底磁力仪的浮力性质；玻璃舱球8，用于提供单舱球三分量海底磁力仪上升的浮力、防水、耐压以及内部结构保护，所述玻璃舱球8采用Vitrovex公司生产的17英寸玻璃球，耐压水深6500m ;数据采集器9、磁传感器11、方位传感器12和姿态传感器13通过固定支架10和耦合支架14安装于玻璃舱球8内部。安装于耦合支架上的磁传感器11，用于检测三分量磁场信号；安装于耦合支架上的方位传感器12，用于检测单舱球三分量海底磁力仪的方位信息，采用HMR3200型数字罗盘，方向精度1°，分辨率O. 1° ;安装于耦合支架上的姿态传感器13，用于检测单舱球三分量海底磁力仪的傾斜度信息，采用ADXL345数字加速度计，分辨率3. 9mg/LSB ;安装于固定支架上层的数据采集器9，用于采集和存储磁传感器、方位传感器、姿态传感器的检测信息，数据采集器9的放大电路噪音折合到输入端为IOnv/ V ΗζΟΙΗζ，整体功耗< O. 3W，数据存储容量为32GB。供电装置15，用于提供单舱球三分量海底磁力仪的电源，采用UBBL24-FL型号的锂电池，额定电压7. 2V，标称容量4. 8AH。 上述方案中，，玻璃舱球外部顶端固装有水声传感器。玻璃舱球为耐压空心玻璃球，用于装置内部结构保护，同时提供整套装置的浮力。固定支架为双环状结构。耦合支架为三角形板状结构，安装在固定支架下部，用于固定磁传感器、方位传感器和姿态传感器。优选地，磁传感器11采用三轴磁通门探头，该探头的测量频率范围为0-3KHZ，内部噪声< 6pTrms/ V Ηζ@1Ηζ，外壳尺寸为 3. 2X3. 2X15. 2cm。优选地，所述磁传感器11、方位传感器12、姿态传感器13 —起固定安装于耦合支架14上；磁传感器11上有固定孔，通过螺钉固定在耦合支架14的中间位置；方位传感器12和姿态传感器13则通过螺钉固定在耦合支架14的边侧。所述数据采集器9采用微功耗24位的模数变换器，功耗小于O. 3W。优选地，脱钩机构通过螺栓固定安装于仪器舱的顶端。脱钩机构为双层结构，包括不锈钢镙柱、环镙杆支撑板、绕丝固定板，其中，环绕丝固定板和环镙杆支撑板上下平行设置，以数个不锈钢镙柱将两者固接，不锈钢镙柱中的两个镙柱穿过绕丝固定板后相互连接，构成吊钩；镙杆支撑板内孔直径与仪器舱顶部外圆直径相适配。环绕丝固定板上表面设有正极、脱钩滑块、绕丝钉、负极，将ー根钢丝经正极和顺序经所有的绕丝钉绕成环，并以锁紧螺母和绕丝钉固紧定位，在仪器回收时利用海水特性进行电腐蚀熔断钢丝，脱钩滑块被拉紧钢丝拉脱开，仪器舱即利用海水浮力上浮，以便回收。依据本专利技术的第二方面，提供ー种使用前述权利要求所述的单舱球三分量海底磁カ仪的方法，其包括下面步骤I)在将单舱球三分量海底磁力仪投放入海之前，进行各部件功能测试，确认单舱球三分量海底磁力仪功能正常后进入下一歩，否则返回检修；2)在海面上进行GPS对钟并设定记录时间和采集的參数；3)将单舱球三分量海底磁力仪投放入海，并使其在重力作用下沉入海底，按照设定时间和參数连续记录磁场信号及姿态信息，并储存在单舱球三分量海底磁力仪中的内部存储器中；4)回收单舱球三分量海底磁力仪，在该单舱球三分量海底磁力仪所在海域通过声纳系统发出回收信号，单舱球三分量海底磁力仪接到信号后，开始熔断钢丝，约5分钟后仪器舱与底座脱离，仪器舱自动上浮至水面，然后将仪器舱打捞上船；5)提取所记录的数据进行分析处理。使用本专利技术的技术方案，可以具有以下有益效果I、本专利技术提供的这种海底磁力仪，解决了现有海底磁场探測装置系统复杂、不便于海上投放与回收等问题。2、本专利技术提供的这种海底磁力仪，磁场信号传感器不需要単独用承压舱分离封 装，可以与装置姿态传感器耦合安装于同一耦合支架上，降低了磁场信号测量的方位角和倾斜角误差。3、本专利技术提供的这种海底磁力仪，装置整体功耗低，延长了装置的工作时间，可用于长期留海观測。附图说明图I为依照本专利技术的单舱球海底磁力仪立体结构图；图2为依照本专利技术的单舱球海底磁力仪纵截面示意图；图3为依照本专利技术的单舱球海底磁力仪脱钩机构示意图；图4为依照本专利技术的单舱球海底磁力仪底座结构示意图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单舱球三分量海底磁力仪，包括脱钩机构(1)、仪器舱(2)和底座(6)；其中仪器舱(2)内部固装有玻璃舱球，脱钩机构(1)位于仪器舱(2)顶端，底座(6)位于仪器舱(2)底端；在脱钩机构(1)与底座(6)之间以拉紧钢丝固接，将仪器舱(2)固定于底座(6)中；其特征在于：脱钩机构(1)，用于单舱球三分量海底磁力仪回收时使仪器舱(2)与底座(6)分离；仪器舱(2)，用于为脱钩机构(1)提供固定支点，同时为玻璃舱球(8)提供防护；所述单舱球三分量海底磁力仪还包括安全圈(3)、拉紧钢丝(4)、锁紧镙栓(5)、底座(6)、水声传感器(7)、玻璃舱球(8)、数据采集器(9)、磁传感器(11)、方位传感器(12)和姿态传感器(13)以及供电装置(15)；安全圈(3)，用于仪保护器舱的结构不受损坏，为外径55cm、内径45cm、厚0.6cm的塑料环；拉紧钢丝(4)，用于固定脱钩机构与底座，材质为316(不锈钢型号)不锈钢，直径3mm；锁紧镙栓(5)，用于紧固拉紧钢丝(4)与底座(6)，锁紧镙栓(5)的材质为316不锈钢；底座(6)，用于提供仪器舱(2)的重力牵引和保护，底座(6)采用玻璃钢材料；水声传感器(7)，用于水声通讯信号接收与应答，改变所述单舱球三分量海底磁力仪的浮力性质；玻璃舱球(8)，用于提供单舱球三分量海底磁力仪上升的浮力、防水、耐压以及内部结构保护，所述玻璃舱球(8)采用Vitrovex公司生产的17英寸玻璃球，耐压水深6500m；数据采集器(9)、磁传感器(11)、方位传感器(12)和姿态传感器(13)通过固定支架(10)和耦合支架(14)安装于玻璃舱球(8)内部。安装于耦合支架上的磁传感器(11)，用于检测三分量磁场信号；安装于耦合支架上的方位传感器(12)，用于检测单舱球三分量海底磁力仪的方位信息，采用HMR3200型数字罗盘，方向精度1°，分辨率0.1°；安装于耦合支架上的姿态传感器(13)，用于检测单舱球三分量海底磁力仪的倾斜度信息，采用ADXL345数字加速度计，分辨率3.9mg/LSB；安装于固定支架上层的数据采集器(9)，用于采集和存储磁传感器、方位传感器、姿态传感器的检测信息，数据采集器(9)的放大电路噪音折合到输入端为10nv/√Hz@1Hz，整体功耗＜0.3W，数据存储容量为32GB。供电装置(15)，用于提供单舱球三分量海底磁力仪的电源，采用UBBL24？FL型号的锂电池，额定电压7.2V，标称容量4.8AH。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄松，徐亚，郝天珧，游庆瑜，赵春蕾，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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