SeaSPY海洋磁力仪
2005-海洋磁力仪的原理与技术指标对比分析-《海洋科学》
实验与技术EXPERIM EN T&TECHNOLO GY 海洋磁力仪的原理与技术指标对比分析裴彦良1,2,梁瑞才1,2,刘晨光1,2,韩国忠1,2,李正光1,2(1.国家海洋局第一海洋研究所,山东青岛266061;2.海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室,山东青岛266061)摘要:针对现今世界市场上海洋磁力仪产品型号较多、技术指标复杂、应用范围不尽相同,产品的选用存在一定困难等问题,分别介绍了3种不同类型的磁力仪的工作原理,具体对比分析了各种磁力仪的技术指标,并简单介绍了磁力仪的应用及梯度仪组合方式。
结果表明标准质子旋进式海洋磁力仪灵敏度较低,存在进向误差,但无死区,价格最为低廉,适合于对灵敏度要求不高的工程和科研地球物理调查。
Overhauser海洋磁力仪的灵敏度高,无进向误差,无死区,价格便宜,适合于大多数工程和科研地球物理调查。
光泵式海洋磁力仪灵敏度和采样率最高,梯度容忍度最大,但存在死区和进向误差问题,适用于高精度的海洋磁力梯度调查和航空磁力调查。
分析结果显示:各种类型的磁力仪各有优势,具体选用应以具体情况而定。
关键词:海洋磁力仪;梯度仪;质子旋进;Overhauser海洋磁力仪;光泵;技术指标中图分类号:P318.63 文献标识码:A 文章编号:100023096(2005)1220004205 磁法勘察一直是地球物理调查的重要内容,特别是在海洋地球物理调查中,由于海上地震勘察耗资巨大,大面积地震调查比较困难,所以磁法勘察就更为重要。
世界各国对海洋调查越来越重视,磁法勘察仪器也得以快速发展。
磁力仪按工作原理可以分为质子旋进式、欧弗豪塞(Overhauser)式和光泵式等3种不同类型。
经过几十年的发展,海洋磁力仪在灵敏度、分辨率和精度等方面有了很大提高,并出现了多种类型的海洋磁力梯度仪。
现在生产磁力仪的厂家主要有中国船舶重工集团公司第七研究院第七一五研究所,美国GEOM ETRICS公司,加拿大Marine Magnetics公司,加拿大GEM System公司和法国G eomag SARL公司等,这些公司分别侧重于生产和研发其中一种或两种类型的磁力仪并各具特色。
浅谈磁力仪结合多波束测深系统寻找海底金属障碍物的应用技术
NAVIGATION航海22Marine Technology 航海技术0 引 言在寻找海底金属障碍物时，一般只清楚其所在的大致区域，其确切的位置需要通过测量手段获取，以便于标记或者打捞。
磁力仪能准确探测铁磁物质所引起的磁异常，且不受空气、水、泥沙等介质的影响，灵敏度高，可有效感知海底金属障碍物，快速缩小障碍物的搜索范围，但受其测量方法影响，无法准确获知障碍物的位置。
利用多波束测深系统的水深全覆盖特点，对磁力异常区域进行扫测，将扫测数据建立格网形成三维模型，在三维模型上寻找异常点并标记位置，从而获取海底金属障碍物的准确位置。
1 系统构成磁力仪主要有拖鱼、控制器和定位系统构成，拖鱼内置姿态、方位等传感器，测量过程中可以实时了解拖鱼的方向、入水深度等参数。
多波束测深系统由探头、定位系统、光纤罗经（提供姿态和艏向）、声速剖面仪、控制器和高性能计算机构成。
2 作业流程首先，利用磁力仪对存在海底障碍物的区域进行磁力值探测，探测完成后，利用HYPACK 软件进行磁力值的色彩分区显示，在此基础上进行磁力异常区域的标记；其次，利用多波束测深系统进行磁力异常区域的扫测，并在扫测的数据基础上构建三维模型，在三维模型上寻找异常点并标记出准确位置；最后，结合两者的数据综合判断障碍物的形状大小和位置。
3 实例应用3.1 控制点比对测量前必须在控制点上进行GNSS 接收机的比对，比对差值须满足测量规范要求。
海底金属障碍物的应用技术王文静 董 慧（东海航海保障中心上海海事测绘中心，上海 200090）摘 要：磁力仪能准确探测铁磁物质所引起的磁异常，且不受空气、水、泥沙等介质的影响，但由于其采用拖曳式测量，灵敏度高但定位精度较差。
多波束测深系统测量过程中形成多个波束，可同时获得上百个水深点，实现水下地形的全覆盖测量，定位精度高但分辨率一般。
结合磁力仪和多波束测深系统的特点，综合应用于海底金属障碍物的精确定位。
应用结果表明，两者结合使用，大大提高了海底金属障碍物的判读和定位的准确性，证明该方法具有一定的可行性。
海洋磁力仪的原理与技术指标对比分析
海洋磁力仪的原理与技术指标对比分析第 26卷第 2期海洋测绘Vo l126 , No12 2006年 3 月 M a r1, 2006 H YDRO GRA PH IC SURV EY IN G AND CHAR T IN G海洋磁力异常逼近方法研究1 1 12 1金绍华 ,于波 ,刘雁春 ,翟国君 ,边刚( )11海军大连舰艇学院海洋与测绘科学系 ,辽宁大连 116018; 21海军海洋测绘研究所 ,天津 300061摘要 : 通过对常用的数值逼近方法的分析和研究 ,针对海洋磁力测量的特点 ,仿真计算分析了移动曲面法、H a rdy多面函数法、Shep a rd法和 Kriging法在不同情况下的插值精度。
同时 ,给出了一个实例来计算分析四种逼近方法插值精度。
仿真与实例计算结果表明 ,已知点的分布情况及磁异常变化情况不同时 ,四种逼近方法的插值精度是不同的。
针对不同的情况 ,本文总结出了适合于海洋磁力异常逼近的方法。
关键词 : 海洋磁力异常 ;逼近 ;插值精度+ 中图分类号 : P31816 3 ( ) 文献标识码 : A 文章编号 : 1671 23044 2006 0220006 2032 2 ( ) z x, y = a+ ax + ay + ax y + ax+ ay 0 1 2345 1 引言 ( ) 1( ) ( ) 式中 , z x, y 为已知点 x, y 的磁力异常值 , a、a、 0 1 ,得到由于海洋磁力测量属于点线状测量模式a、a、a、a为拟合系数。
2 3 4 5 的观测结果往往是离散的 ,然而海洋磁场本身却是( ) 由 1 式依据最小二乘原则可以求得拟合系数连续的 ,因此 ,根据观测的离散数据寻找磁场的解析a、a、a、a、a、a, 即可得到曲面方程。
然后依据曲 0 1 2 3 4 5 表达式一直在不断研究探索。
将离散的磁异常值表面方程可求得任一未知点处的逼近值。
示成解析形式 ,便于利用计算机仿真技术模拟海洋[ 3 ]磁场的变化形态 ,反映测区的总体特征。
海洋磁力仪拖体入水深度试验与分析
3 拖体入水深度计算模型
分析表 1 试 验 数 据 可 知，当 拖 缆 长 度 为 50m 时，拖体入水深度为 6m； 而当拖缆长度为 100m 时， 拖体入水深度不是成比例的 12m。根据表 2 试验数 据计算拖缆倾角可知，在不同的拖体入水深度，拖缆 倾角 θ 不相同： 当入水深度为 6m 时，sinθ = 0. 12； 当 拖体入水深度为 10m 时，sinθ = 0. 10。根据以上分 析可以推测，拖缆的空间形状见图 3，即在水的强大 冲击下，拖缆产生明显的向上拉力，拖缆越长，拖缆 产生的向上拉力越大，另外随着海水深度增加，拖体 受到的浮力也相应增加，在二者的共同作用下，拖体 更加难以下沉［10］。
物理调查［S］． 北京： 中国标准出版社，2007． ［4］ 任来平． 水下目标磁异常强度和质量磁化强度分析
［J］． 海洋测绘，2012（ 2） ： 7-10． ［5］ 柯泽贤，赵俊生，任来平，等． 水下物体磁探测线间距
的影响因素［J］． 物探与化探，2010（ 1） ： 71-73． ［6］ 梁瑞才，刘保华，张政民，等． 磁力测量在海洋井场、管
表 5 拖体入水深度计算结果（ 配重 100kg）
G（ kg）
100 100 100
V（ kn）
5. 0 5. 0 5. 0
L（ m）
90 100 110
拖体入水深度 计算值（ m） 18. 72 20. 00 21. 12
当拖缆太长时操船难度增加，拖体定位精度降 低，为尽量缩短拖缆长度，只能适当降低船速。不妨 把船速设置为 4kn，这是一般小型渔船（ 排水量 20t 左右） 磁探测作业时所能承受的最小船速，根据文 中导出的拖体入水深度计算公式，计算结果见表 6， 从中可知拖缆长度需要达到 80m。
武汉大学测绘学院现代海洋学第10章--海洋磁力测量
某地某个地磁要素的年变率 就是这个地磁要素年平均值的逐 年变化。 利用相隔几年某两个日期的 地磁观测值之差，除以由相隔的 天数所换算的年数，就可以求出 1975年世界地磁场垂直强度等值线图 相应的平均年变率。 把某年各个地磁台站和各个地磁测点的某个地磁要素 的平均年变率标注在地图上,并且画出一系列的等值线,这 种年变率等值线图就称为某年世界某地的地磁要素等变线 图或长期变化图。 等变线图的一个显著特点是等变线围绕着几个中心分 布，地面被划分为几个区域，其长期变化值有的为正，有 的为负。这些中心称为地磁场长期变化中心或焦点。
利用高斯系数把地磁场分解为偶极子磁场和非偶 极子磁场两个部分。利用不同年代的高斯系数可以研 究偶极子磁场和非偶极子磁场的长期变化。
地球磁矩在过去4000年间的变化
地球磁场不仅存在长周期变化，还存在短周期变 化。长期变化来源于地球内部的物质运动，而短期变 化来源于电离层的潮汐运动和太阳活动的变化。
10．4 海洋磁力测量仪器
上述这种把磁位展成球函数级数的方法一般称为球谐分析。 从这些分析计算得出这样一个基本事实：6～8阶的全部系数是 急剧减小的，之后就变为缓慢地减小并出现一些振荡，但是一 直到23阶为止，没有一个系数是明显增大的。因此绝大多数的 现代球谐分析，都是把级数限制在8～10阶(即80～120个系数)。 另外。前述的级数展开仅考虑了地磁场作为内源场的情况，实 际分析时，还应考虑外源场的影响。
10．3 地磁场的结构及其变化
地球总磁场是由两种性质不同的磁场组成，即稳定磁 场 和变化磁场 。 稳定磁场是地磁场的主要成分。变化磁场很小，只 有地磁场总强度的2％～4％，最大的变化磁场是磁暴 。
上式中， 是地球内源场， 是外源场地磁场，地球的稳定磁场 主要起源于内部磁源。变化磁场主要源于外源部分。
磁法勘探(1-3)
4、铁磁性物质 （1）磁滞回线； （2）剩余磁化强度Jr。
5、居里温度
据实验资料表明：介质的磁化串和温 度之 间有如图所示的关系曲线，从图 可见，磁化率随着温度的增加而增大， 当温度达到一定值时，磁化率急剧下降， 直至到零，这时的温度称为居里点。 利用这一性质可以求地壳的磁性下界面， 了解地壳的地温变化。
岩浆岩风比后，其中磁性矿物颗粒在沉积过程中受当时地磁场作用定向排列而 成，是沉积岩剩磁的主要生成方式。
3．化学剩磁
岩石形成后，在温度远低于居里点的情况下，受到化学作用产生的铁磁性物质在 当时地磁场作用下形成的。它是变质岩剩磁的主要生成方式。
4．等温剩磁
它是在正常温度下，岩石中的磁性物质受外磁场短期磁化形成的。
1、质子旋进现象
在溶液中氢的原子磁矩，在无外磁场作用时， 它们任意指向。 当氢溶液处于地磁场T中时，这些原子磁矩在 T的作用下，将各自沿着T的方向排列。 当在近于垂直地磁场T的方向施加约50奥斯特
4、磁学单位
（nT）
二、磁偶、磁矩和磁偶的磁场
1、磁偶
不管是条形磁铁或是磁针，都是具有正负磁荷的 两个磁极，它们是成对出现的，也就是说磁量相 等而符号相反的两个点磁极，总是共同出现的。 我们将成对出现的磁量相等而符号相反的两个点 磁极称之为磁偶。
2、磁矩
设有一磁量m，两极之间的距离为l的磁偶在均匀 磁场H中，则磁偶所受到的力偶矩为：M＝mlH， 显然这时如ml越大，则力偶矩M越大，可见ml 反映磁偶本身的特点，通常将这一物理量称之为 磁矩，它表示在单位外加磁场中，磁偶所受的最 大力矩，用M示：
普通物探
第二篇 磁法勘探
讲课教师 刘 展
前言
1、定义
磁法勘探是利用地壳内部各种岩(矿)石间的磁性差异所引起的磁异常来寻找有 用矿产，查明地下地质构造的一种地球物理勘探方法。
海洋磁力测量技术应用及发展现状
海洋磁力测量技术应用及发展现状一、引言海洋是地球最广阔的区域，占地球表面积的71％，目前海底还有95％的未知世界。
21世纪是海洋世纪，着力打造“向海经济”，搞好“21世纪海上丝绸之路”，发展海洋磁力测量技术是海洋测量技术的重要组成部分。
海洋磁力测量技术是认识和开发海洋的重要手段，海洋磁场信息是海战场环境信息建设的重要组成部分，也是地球物理场和海洋地质科学研究的主要内容之一。
海洋磁力测量的对象主要是地磁场或地磁异常场。
地磁场是随时间和空间而变化的矢量场，海洋磁力测量技术属于弱磁场探测技术，海洋磁力测量的任务就是通过各种手段获取海洋区域地磁场的分布和变化特征，为进一步研究、解释和应用海洋磁力信息提供基础数据支撑。
海洋磁力测量在军事领域和民用领域都有广泛应用，高精度的海洋磁场信息可为地震监测与研究、海底地质研究、海洋矿产资源勘探、海洋沉船打捞搜救、海洋油线管道调查、水下磁性目标探测、导弹地磁匹配导航、水下潜器自主导航等方面提供重要的基础资料。
海洋磁力测量技术涉及到磁力仪传感器技术磁场测量数据的采集、磁力测量信息的处理、磁场模型的建立以及磁力成果与应用需求的结合等多方面的问题。
当前我国海洋磁力测量技术处在发展阶段，我国海域和部分重要海区精密海洋磁力测量，还是以船载地磁总场测量为主，航空磁力测量为辅。
磁场信息获取手段不完备、测量平台效率低、测量要素不齐全、测量区域覆盖不全等问题普遍存在。
本文结合海洋磁力测量技术在海洋工程和军事方面的应用需求，对海洋磁力测量技术发展现状进行了评估对发展前景进行了展望。
二、海洋磁力测量技术在海洋工程上的应用近年来随着海洋磁力测量相关技术的不断发展，技术越来越成熟，海洋磁力测量技术在民用领域应用范围越来越广。
比如，海洋磁力测量发现了海底条带状磁异常，为板块构造学说提供了重要依据。
海洋磁力测量技术在海洋工程开发上有广阔的空间。
（一）海底光缆铺设中的应用海洋磁力探测技术是通过探测海底线缆引起的地球磁场变化，从而实现对海缆的探测和定位。
不同方式地磁观测数据对磁测精度的影响分析
第37卷第5期2017年9月海洋测绘HYDROGRAPHIC SURVEYING AND CHARTINGVol. 37,No. 5Sep. ,2017DOI ： 10.3969/j.issn. 1671-3044.2017.05.004不同方式地磁观测数据对磁测精度的影响分析廖开训，徐行,王功祥，张向宇，王劲松，赵强(国土资源部海底矿产资源重点实验室,广州海洋地质调查局，广东广州510075)摘要：地磁日变改正数据的合理选取直接关系到海洋磁测的成果精度。
通过在南海南部海域布放的一个 4000m长的地磁观测潜标及同步开展的磁力测量,并在收集周边陆域地磁台站数据的基础上，对水体中获得的地 磁曰变观测数据和水面磁测数据进行综合分析和研究，得到几点认识:①浅水海域获得的日变观测数据用于海洋 磁测数据处理时，其测量准确度比深水海域的好，且与陆域地磁台站数据曲线的一致性要高;②船磁校正曲线是否 对称与地磁日变观测数据的合理选取密切相关;③在远海区磁测时，为确保详尽记录局部磁扰，建议海底地磁日变 观测站应布放于靠近工区、水深较浅的水体之中。
关键词：海洋磁测;地磁日变校正;船磁影响校正；日变观测;测量准确度中图分类号：P318.6+3 文献标志码： A 文章编号：1671-3044(2017)05-0022-041引言地磁场是随时间变化的，其中的日变和瞬时变等 成分主要受外界场源变化的影响。
当进行高精度磁 力测量时,必须要用定点的地磁观测记录来消除地磁 日变的影响〜21。
因而,地磁日变校正是海洋磁测过 程中的一个重要环节，直接关系到海洋磁测成果的精 度。
《海洋地质地球物理调查规范》（下文简称《规 范》）规定了麵资料的整理方法，其中“地磁日变校 正”和“船磁影响校正”都直接和地磁日变观测数据 有关[3]，校正效果取决于准确可靠的日变观测数据。
《规范》中还指出“地磁日变观测站的有效控制半径 为300 ~ 500km”[3]。