CN211905723U - 一种海洋电磁探测器 - Google Patents

Abstract

一种海洋电磁探测器，包括电磁探测装置，还包括自持式剖面浮标和镂空支架，电磁探测装置位于自持式剖面浮标下方并通过镂空支架与其相连；电磁探测装置包括电磁探测仪器舱、电场传感器、磁场传感器、高精度电磁场数据采集处理系统，高精度电磁场数据采集处理系统安装在电磁探测仪器舱内，并与电场传感器、磁场传感器、自持式剖面浮标电信连接；设置自持式剖面浮标与电磁探测装置通过镂空支架相连，高精度电磁场数据采集处理系统与电场传感器、磁场传感器、自持式剖面浮标电信连接，使电磁探测器能够对不同深度海洋电磁场进行测量和记录，也能够对水中目标进行电磁探测识别，对海洋电磁环境监测与军事防御具有一定的意义。

Description

一种海洋电磁探测器

技术领域

本实用新型涉及海洋电磁探测技术领域，尤其涉及一种海洋电磁探测器。

背景技术

海洋电磁探测对海洋资源的开发，海洋环境的监测以及海洋领域军事防御等方面具有重要意义。

目前，海洋电磁探测主要采用沉底式探测装置和拖曳式海洋电磁探测装置。沉底式海洋电磁探测装置一般是将测量装置投放入海底，测量记录海底电磁数据，现有专利，如公开日期为2007.01.17，公开号为CN1896769A的中国专利公布了海底平面波电磁场探测装置，该装置投放在海底后对海底电磁场长期监测记录，但是只能测量海底的电磁场数据；拖曳式的海洋电磁探测装置，一般采用船体拖曳海洋电磁数据采集缆在海水中前行，测量记录电场和磁场数据，如公开日期为2018.10.30，公开号为CN208026881U的中国专利公布了一种拖曳式海洋电磁数据采集缆，但只能测量海洋某一固定深度的电磁场数据，且对拖曳船只的航向、速度等控制精度要求较高。

实用新型内容

本实用新型针对上述技术问题，提出了一种监测范围广，测量方式更为灵活，能够实现对不同深度海洋电磁场的监测，同时也可以实现对浮标周围的电磁目标进行探测识别的海洋电磁探测器。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种海洋电磁探测器，包括电磁探测装置，还包括自持式剖面浮标和镂空支架，电磁探测装置位于自持式剖面浮标下方并通过镂空支架与其相连；

所述电磁探测装置包括电磁探测仪器舱、电场传感器、磁场传感器、高精度电磁场数据采集处理系统，所述高精度电磁场数据采集处理系统安装在电磁探测仪器舱内，并与电场传感器、磁场传感器、自持式剖面浮标电信连接。

作为优选，所述磁场传感器封装在无磁耐压容器里，无磁耐压容器吊放在电磁探测仪器舱底部，所述磁场传感器为三轴磁通门磁场传感器，所述磁场传感器与电磁探测仪器舱底部的距离≥1.5m。

作为优选，所述电磁探测仪器舱包括非金属电磁探测防护罩和电磁探测舱体，电磁探测舱体为高强度耐压玻璃制成。

作为优选，所述电磁探测防护罩外壁上设有电场传感器支架，电场传感器包括两对水平电场传感器和一对垂直电场传感器，水平电场传感器设于电场传感器支架上，一对垂直电场传感器分别设于电磁探测仪器舱底部和自持式剖面浮标顶部。

作为优选，所述电场传感器支架为4个垂直于电磁探测防护罩的非金属支架，电场传感器支架均匀设于同一水平面上为十字状，所述其中一对水平电场传感器分别设于处在同一直线上的两电场传感器支架上，另一对水平电场传感器分别设于另外两个电场传感器支架上。

作为优选，所述高精度电磁场数据采集处理系统安装在电磁探测舱体内，高精度电磁场数据采集处理系统包括采集存储模块、信号处理模块、电磁探测控制模块、电磁探测电源模块。

作为优选，所述自持式剖面浮标包括油囊，所述油囊固设于自持式剖面浮标上，所述油囊位于镂空支架内。

作为优选，所述自持式剖面浮标还包括设于自持式剖面浮标外壁上压力传感器。

作为优选，所述自持式剖面浮标还包括通过强磁铁启动的开关模块，开关模块设于自持式剖面浮标内。

作为优选，所述自持式剖面浮标还包括天线，天线设于自持式剖面浮标顶部。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

(1)该海洋电磁探测器，设置自持式剖面浮标与电磁探测装置通过镂空支架相连，电磁探测装置包括电磁探测仪器舱、电场传感器、磁场传感器、高精度电磁场数据采集处理系统，高精度电磁场数据采集处理系统与电场传感器、磁场传感器、自持式剖面浮标电信连接，自持式剖面浮标通过调节油囊的含油量控制海洋电磁探测器处于上浮、下潜或者悬浮状态，从而使电磁探测器能够对不同深度海洋电磁场进行测量和记录，也能够对水中目标进行电磁探测识别，对海洋电磁环境监测与军事防御具有一定的意义。

(2)将磁场传感器封装在无磁耐压容器里，无磁耐压容器吊放在电磁探测仪器舱底部，磁场传感器与电磁探测仪器舱底部的距离≥1.5m，能够大幅降低自持式剖面浮标对磁场传感器的干扰，提高采集数据的质量。

(3)在电磁探测舱体外设置三对电场传感器和三轴磁通门磁场传感器，能够测量三分量电场和磁场。

(4)在电磁探测舱体内设置包括信号处理模块、采集存储模块、电磁探测控制模块、电磁探测电源模块的高精度电磁场数据采集处理系统，能够实现对电磁场数据的测量与存储，且能够识别水下目标。

(5)在自持式剖面浮标外壁上设置压力传感器，能够记录水下压力，在自持式剖面浮标内设置通过强磁铁启动的开关模块，方式简单，避免打开自持式浮标舱体；在自持式剖面浮标顶部设置天线，便于定位浮标位置与传输采集数据。

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所述一种海洋电磁探测器的一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型所述一种海洋电磁探测器信号传递的原理图；

图3为本实用新型所述一种海洋电磁探测器的另一个实施例的结构示意图。

以上图中，1、自持式剖面浮标；11、浮标仪器舱；111、浮标防护罩；112、浮标舱体；12、浮力调节模块；13、浮标控制模块；14、浮标电源模块；15、天线；16、油囊；17、压力传感器；18、开关模块；2、镂空支架；3、电磁探测仪器舱；31、电磁探测防护罩；32、电磁探测舱体；33、电场传感器支架、35、水密接口；4、电场传感器；41、水平电场传感器；42、垂直电场传感器；5、磁场传感器；51、耐压容器；6、高精度电磁场数据采集处理系统；61、采集存储模块；62、信号处理模块；63、电磁探测控制模块；64、电磁探测电源模块。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参考图1-3，一种海洋电磁探测器，可在2000m的水深范围内进行海洋环境电磁场信息采集、水下目标电磁探测识别，并具备数据存储和回收功能，对海洋资源探测与军事防御具有一定的意义，包括自持式剖面浮标1和位于其下方的电磁探测装置，自持式剖面浮标1和电磁探测装置通过镂空支架2相连。

电磁探测装置包括电磁探测仪器舱3、电场传感器4、磁场传感器5、高精度电磁场数据采集处理系统6。

电磁探测仪器舱3包括非金属电磁探测防护罩31和电磁探测舱体32，电磁探测防护罩31包括两部分并通过螺栓连接，电磁探测防护罩31可以采用聚乙烯材料，电磁探测舱体32由高强度耐压玻璃制成，电磁探测舱体32上设有抽真空孔，便于将电磁探测舱体32抽真空。电磁探测仪器舱的耐压深度≥2000米，总排水量≤74kg，电磁探测仪器舱能和自持式剖面浮标1刚性连接，剩余浮力等符合自持式剖面浮标1的总体要求。

电磁探测防护罩31外壁上设有若干个电场传感器支架33，其中可以为4个，电场传感器支架33可以为可伸缩非金属支架，电场传感器支架33垂直于电磁探测防护罩31，电场传感器支架33均匀设于同一水平面上且为十字状，电场传感器支架33可以安装在电磁探测防护罩31的底部或中部。

电场传感器4包括两对水平电场传感器41和一对垂直电场传感器42，其中一对水平电场传感器分别设于处在同一直线上的两电场传感器支架33上，另一对水平电场传感器分别设于另外两个电场传感器支架33上，一对垂直电场传感器42分别设于电磁探测防护罩31底部和自持式剖面浮标1顶部，一对垂直电场传感器42在同一竖线上，因此电场传感器可以均匀地测量三维电场分量，电场传感器4与高精度电磁场数据采集处理系统6电信连接，电场传感器4与海水接触，电场传感器工作，能够采集电场信息传递给高精度电磁场数据采集处理系统6。

高精度电磁场数据采集处理系统6安装在电磁探测舱体32中，高精度电磁场数据采集处理系统包括采集存储模块61、信号处理模块62、电磁探测控制模块63、电磁探测电源模块64，采集存储模块61、信号处理模块62、电磁探测控制模块63、电磁探测电源模块64之间相互电信连接，高精度电磁场数据采集处理系统6中具有内置的电磁场检测算法，能够根据采集的电磁场数据实现对探测器周围的舰船等电磁目标的探测识别。

磁场传感器5封装在无磁耐压容器51里，无磁耐压容器51吊放在电磁探测仪器舱3底部，其中磁场传感器为三轴磁通门磁场传感器，为避免电磁探测仪器舱3及自持式剖面浮标1对磁场传感器带来的影响，将磁场传感器吊放在电磁探测仪器舱3底部，距离电磁探测仪器舱3至少1.5m，能够降低自持式剖面浮标对磁场传感器的干扰，提高采集数据的质量。磁场传感器5与高精度电磁场数据采集处理系统6电信连接，磁场传感器5工作，能够采集磁场信息传递给高精度电磁场数据采集处理系统6。

电磁探测装置的电场传感器支架33展开后，两相对设置电场传感器支架33两自由端之间的距离为3000mm，设于自持式剖面浮标1顶部的垂直电场传感器的顶部到电磁探测防护罩31底部的距离为1600mm，相对设置的两水平电场传感器41之间的距离与两垂直电场传感器42之间的距离可根据需要做适当调整，每个电磁探测舱体32的外径为432mm，其中，壁厚为14mm，最大使用水深不小于3000m，根据测量结果表明，在距离自持式剖面浮标1及电场传感器4的1.5m处，相关结构的固有磁场约为200nT，对磁场传感器影响较小，因此磁场传感器5的吊放距离≥1.5m。

电磁探测舱体32上设有水密接口35，水密接口35至少一个，可以为两个或多个，使得电缆通过，用于使高精度电磁场数据采集处理系统6与电场传感器4、磁场传感器5和自持式剖面浮标1通信。

自持式剖面浮标1与高精度电磁场数据采集处理系统电信连接，自持式剖面浮标1包括浮标仪器舱11、浮力调节模块12、浮标控制模块13、浮标电源模块14、天线15、油囊16、压力传感器17，开关模块18。

浮标仪器舱11包括非金属浮标防护罩111和浮标舱体112，浮标防护罩111包括两部分并通过螺栓连接，浮标防护罩111可以采用聚乙烯材料，浮标舱体112由高强度耐压玻璃制成，浮标舱体112上设有抽真空孔便于将浮标舱体112抽真空。浮标仪器舱11的耐压深度≥2000米，浮标仪器舱11能和电磁探测装置刚性连接。

浮力调节模块12、浮标控制模块13、浮标电池模块14和开关模块18设于浮标舱体112内，天线15设于浮标防护罩111顶部，便于定位浮标位置与传输采集数据，压力传感器17设于浮标防护罩111外壁上，能够测量水下压力，浮力调节模块12、浮标控制模块13、浮标电池模块14、天线15、压力传感器17、开关模块18之间相互电信连接。开关模块18能够通过浮标仪器舱11外强磁铁启动，当强磁铁接近浮标时，浮标即可启动，方式简单，不需要打开自持式浮标舱体即可完成浮标启动工作，强磁铁为钕铁硼磁铁。浮标舱体112上设有水密接口，用于与电磁探测装置、天线和压力传感器通信。油囊16固设于自持式剖面浮标上，位于镂空支架5内，能够起到保护油囊的作用，结构安全，油囊16通过穿过浮标舱体112的油管与浮力调节模块12连接，油管具有耐高压的特征，浮力模块向油囊16中输送油，油囊16因油量增加体积增大，自持式剖面浮标1的浮力增大，油囊16向浮力模块中输送油，油囊16因油量减少体积减小，自持式剖面浮标1的浮力减小，油囊16与浮力调节系统的浮力调节能力能够使得电磁探测装置在水下0-2000m内下潜、上浮与定深悬浮。

一种海洋电磁探测器的工作原理为：

海洋电磁探测器具有两种工作模式：海洋电磁场测量模式和水下目标电磁探测模式。

在海洋电磁场测量模式下，将海洋电磁探测器组装完毕后，自持式剖面浮标和电磁探测装置均处于待机状态，通过强磁铁启动自持式剖面浮标后，自持式剖面浮标的浮力调节模块通过控制油囊的储油量，使浮标逐渐下潜至设定深度，与此同时，自持式剖面浮标不断将测量得到的水下压力信息发送给电磁探测装置，电磁探测装置判断该压力信息大于5m后，启动电磁场测量器工作，同时不断记录电磁场和对应的深度信息；在完成电磁场测量工作后，电磁探测器自动上浮，并通过自持式剖面浮标的天线向船载单元发送位置信息，在回收电磁探测器后通过数据线回收电磁场数据；

在水下目标电磁探测模式下，自持式剖面浮标根据设定悬浮在固定海水深度，电磁探测装置不断对所测量的电磁场数据进行算法检测，判断是否出现目标，当判断出现目标后向自持式剖面浮标发送上浮指令，自持式剖面浮标迅速上浮，在浮出水面后向船载单元发送位置信息和目标探测结果。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种海洋电磁探测器，包括电磁探测装置，其特征在于，还包括自持式剖面浮标(1)和镂空支架(2)，电磁探测装置位于自持式剖面浮标(1)下方并通过镂空支架(2)与其相连；

所述电磁探测装置包括电磁探测仪器舱(3)、电场传感器(4)、磁场传感器(5)、高精度电磁场数据采集处理系统(6)，所述高精度电磁场数据采集处理系统(6)安装在电磁探测仪器舱(3)内，并与电场传感器(4)、磁场传感器(5)、自持式剖面浮标(1)电信连接。

2.根据权利要求1所述的一种海洋电磁探测器，其特征在于，所述磁场传感器(5)封装在无磁耐压容器(51)里，无磁耐压容器(51)吊放在电磁探测仪器舱(3)底部，所述磁场传感器为三轴磁通门磁场传感器，所述磁场传感器与电磁探测仪器舱底部的距离≥1.5m。

3.根据权利要求1所述的一种海洋电磁探测器，其特征在于，所述电磁探测仪器舱(3)包括非金属电磁探测防护罩(31)和电磁探测舱体(32)，电磁探测舱体为高强度耐压玻璃制成。

4.根据权利要求3所述的一种海洋电磁探测器，其特征在于，所述电磁探测防护罩(31)外壁上设有电场传感器支架(33)，电场传感器(4)包括两对水平电场传感器(41)和一对垂直电场传感器(42)，水平电场传感器(41)设于电场传感器支架(33)上，一对垂直电场传感器(42)分别设于电磁探测仪器舱(3)底部和自持式剖面浮标(1)顶部。

5.根据权利要求4所述的一种海洋电磁探测器，其特征在于，所述电场传感器支架(33)为4个垂直于电磁探测防护罩(31)的非金属支架，电场传感器支架(33)均匀设于同一水平面上为十字状，所述其中一对水平电场传感器(41)分别设于处在同一直线上的两电场传感器支架(33)上，另一对水平电场传感器(41)分别设于另外两个电场传感器支架(33)上。

6.根据权利要求3所述的一种海洋电磁探测器，其特征在于，所述高精度电磁场数据采集处理系统(6)安装在电磁探测舱体(32)内，高精度电磁场数据采集处理系统(6)包括采集存储模块(61)、信号处理模块(62)、电磁探测控制模块(63)、电磁探测电源模块(64)。

7.根据权利要求1所述的一种海洋电磁探测器，其特征在于，所述自持式剖面浮标(1)包括油囊(16)，所述油囊(16)固设于自持式剖面浮标(1)上，所述油囊(16)位于镂空支架(2)内。

8.根据权利要求1所述的一种海洋电磁探测器，其特征在于，所述自持式剖面浮标(1)还包括设于自持式剖面浮标(1)外壁上压力传感器(17)。

9.根据权利要求1所述的一种海洋电磁探测器，其特征在于，所述自持式剖面浮标(1)还包括通过强磁铁启动的开关模块(18)，开关模块(18)设于自持式剖面浮标(1)内。

10.根据权利要求1所述的一种海洋电磁探测器，其特征在于，所述自持式剖面浮标(1)还包括天线(15)，天线(15)设于自持式剖面浮标(1)顶部。

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