CN217484519U - 一种适用于水下监测的磁力仪及日变站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于水下监测的磁力仪及日变站，磁力仪包括：密封罐；及封装在密封罐内的磁力仪探头，磁力仪探头为激光光泵磁力仪探头。本实用新型提供的磁力仪，由于磁力仪探头封装在密封罐内，实现了防水密封，进而能够实现水下监测。此外，由于磁力仪探头采用激光光泵磁力仪探头，而激光光泵磁力仪探头为全光系结构，无射频耦合和干扰，噪声低，因此，有效提高了抗外界干扰的能力，提高了测量精度。

Description

一种适用于水下监测的磁力仪及日变站

技术领域

本实用新型涉及地磁场测量技术领域，尤其是涉及一种适用于水下监测的磁力仪及日变站。

背景技术

海底日变站主要是将磁力仪传感器布置于环境扰动较小的海底，用来长周期测量太阳对测试点区域的地磁场影响。现有海底日变站的磁力仪以采用质子磁力仪为主，其工作原理是利用氢质子在磁场中的旋进现象测量磁场。在传感器中充满了含氢的液体，这些氢质子处于无规律排列状态，当人为对其加上一个极化信号后，质子将做旋进运动。极化信号消失后，质子的旋进将主要受到外界磁场的影响会逐渐消失，通过对受旋进影响的传号器中频率的测量，来测知外界磁场的大小。

由于该仪器的工作原理比较特殊，质子旋进信号在极化结束后会迅速衰减，而且，磁场梯度越大，衰减速度越快。所以，被测磁场的梯度越大，观测精度越低。质子磁力仪从探头感应出来的旋进信号是很微弱(μV量级)的快速衰减的信号，磁场梯度越大，信号衰减越快，在对该信号进行放大等处理时，难以达到很高的信噪比。而且，信号频率正好处在无线广播的频段中，容易受到无线频率信号和工频信号的干扰。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的第一个目的是提供一种适用于水下监测的磁力仪，以提高测量精度，提高对外界的抗干扰能力。

本实用新型的第二个目的是提供一种日变站。

为了实现上述第一个目的，本实用新型提供了如下方案：

一种适用于水下监测的磁力仪，包括：

密封罐；及

封装在所述密封罐内的磁力仪探头，所述磁力仪探头为激光光泵磁力仪探头。

在一个具体的实施方案中，所述磁力仪探头的个数至少为2个，且至少2个所述磁力仪探头相互垂直设置。

在另一个具体的实施方案中，所述密封罐采用非磁性材料制成。

在另一个具体的实施方案中，所述密封罐包括：

两端开放的管体；

封堵在所述管体两端的端盖。

在另一个具体的实施方案中，所述磁力仪还包括连接套；

所述连接套分别安装在所述管体的两端，以密封连接所述管体及所述端盖；

所述连接套密封套接在所述管体内或者所述管体外，所述端盖密封套接在所述连接套内或者所述连接套外。

在另一个具体的实施方案中，所述磁力仪还包括封装在所述密封罐内的控制装置及集成板；

所述集成板的一端连接有安装部，另一端与所述端盖连接；

所述安装部上设置有安装槽，所述磁力仪探头固定在所述安装槽内；

所述控制装置安装在所述集成板上，且所述控制装置与所述磁力仪探头信号连接。

在另一个具体的实施方案中，所述磁力仪还包括浮力装置；

所述浮力装置安装在所述密封罐外。

在另一个具体的实施方案中，所述浮力装置及所述密封罐均呈圆柱状；

所述浮力装置的个数为2个，2个所述浮力装置分别安装在所述密封罐的两端，且2个所述浮力装置均与所述密封罐同轴设置。

在另一个具体的实施方案中，所述浮力装置远离所述密封罐的那端安装有挡板，所述挡板上设置有连接环；

所述挡板通过闭环的连接绳分别抵接在对应的所述浮力装置上，且所述连接绳连接所述密封罐两端的所述浮力装置。

在另一个具体的实施方案中，所述浮力装置包括相耦合的2个浮力单元；

2个所述浮力单元均呈半圆筒形，且关于所述密封罐的轴向对称面对称设置在所述密封罐的端部，所述连接套和所述浮力单元中，一者上设置有限位凸起，另一者上开设有与所述限位凸起卡接的限位槽，2个所述浮力单元通过螺栓连接；

所述连接绳依次穿过所述密封罐两端的2个所述浮力单元，形成闭环。

根据本实用新型的各个实施方案可以根据需要任意组合，这些组合之后所得的实施方案也在本实用新型范围内，是本实用新型具体实施方式的一部分。

本实用新型提供的磁力仪，由于磁力仪探头封装在密封罐内，实现了防水密封，进而能够实现水下监测。此外，由于磁力仪探头采用激光光泵磁力仪探头，而激光光泵磁力仪探头为全光系结构，无射频耦合和干扰，噪声低，因此，有效提高了抗外界干扰的能力，提高了测量精度。

为了实现上述第二个目的，本实用新型提供了如下方案：

一种日变站，包括如上述中任意一项所述的磁力仪。

由于本实用新型提供的日变站包含上述任意一项中的磁力仪，因此，磁力仪所具有的有益效果均是本实用新型公开的日变站所包含的。

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，在不付出新颖性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的磁力仪的三维结构示意图；

图2为本实用新型提供的磁力仪的局部三维结构示意图；

图3为本实用新型提供的密封罐与连接套安装在一起的剖视结构示意图；

图4为本实用新型提供的磁力仪探头、集成板、控制装置、连接套及端盖的安装结构示意图。

其中，图1-图4中：

磁力仪1000、密封罐100、管体101、第一限位台101a、端盖102、凹槽102a、磁力仪探头200、连接套300、第二限位台301、限位凸起302、控制装置400、集成板500、安装部501、浮力装置600、第一浮力单元601、第二浮力单元602、限位槽603、缺口604、避让槽605、挡板700、连接环800、连接绳900。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图1-图4，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出新颖性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶面”、“底面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

结合图1-图4所示，本实用新型第一方面提供了一种适用于水下监测的磁力仪1000，以提高抗外界干扰的能力，提高测量精度。

具体地，磁力仪1000包括密封罐100及磁力仪探头200，密封罐100为密封良好，且具有内腔的任意形状的结构，以提供防水的安装空间。

磁力仪探头200封装在密封罐100内，实现水下监测。

具体地，磁力仪探头200为激光光泵磁力仪探头。

由于磁力仪探头200采用激光光泵磁力仪探头，而激光光泵磁力仪探头为全光系结构，无射频耦合和干扰，噪声低，因此，有效提高了抗外界干扰的能力，提高了测量精度。

此外，激光光泵磁力仪探头还具有量程大，分辨率高，重量轻，非常适合海底日变观测。

为了消除磁力仪探头200的测量盲区，本实用新型公开了磁力仪探头200的个数至少为2个，且至少2个磁力仪探头200相互垂直设置，如图4所示。

以磁场方向为z方向，磁场与光传播方向的夹角用θ表示，信号大小与θ角相关，磁力仪1000为Mz结构为例，信号大小与cos2θ成正比，当θ为0°及180°时，信号最大，而当θ为90°及270°时，信号为0，产生盲区。

而实用新型通过设置至少2个相互垂直的磁力仪探头200，使得当1个磁力仪探头200处于盲区时，另1个磁力仪探头200处于信号最大的状态，有效消除了测量盲区，此外，设置至少2个磁力仪探头200还有效提高了测量精度，当1个磁力仪探头200损坏时，其它磁力仪探头200可以持续工作，避免停机维修。

本实施例以磁力仪探头200为2个为例，既解决了磁力仪探头200盲区的问题，又避免了成本太高。

在一些实施例中，密封罐100采用非磁性材料制成，避免了密封罐100对磁力仪探头200的影响。

进一步地，如图3所示，密封罐100包括管体101和端盖102，管体101两端开放，端盖102封堵在管体101两端。

具体地，本实用新型公开了管体101为圆管，端盖102为圆形端盖。

需要说明的是，管体101为圆管，端盖102为圆形端盖仅是本实用新型的一个具体实施方式，在实际应用中，也可以设置管体101为方管，端盖102为方形端盖等。

管体101采用玻璃钢制成，防止海水腐蚀管体101。端盖102采用铝合金制成，以提高与管体101的连接强度，实现密封罐100整体在水下3000米的密封效果。

可以理解地，上述公开的管体101及端盖102的材料仅为本实用新型的一个具体实施方式，在实际应用中，也可以选择其它的非磁性材质制成。

为了提高管体101与端盖102的密封效果，本实用新型公开了磁力仪1000还包括连接套300，连接套300密封连接管体101及端盖102。

具体地，连接套300采用铝合金制成。

进一步地，连接套300密封套接在管体101内或者管体101外，端盖102密封套接在连接套300内或者连接套300外。

以连接套300密封套接在管体101外，端盖102密封套接在连接套300内为例，如图3所示。

连接套300的外壁与管体101的外壁平齐，连接套300的内壁与管体101的内壁平齐，美化外观。

为了实现端盖102与连接套300之间的密封，本实用新型公开了端盖102与连接套300中，任一者上开设有至少1个用于容纳密封圈的凹槽102a，需要说明的是，凹槽102a的个数不限于为1个，为了提高密封效果，可以设置2个或者2个以上的凹槽102a。

为了提高连接套300与管体101的连接强度，本实用新型公开了连接套300与管体101粘接。

需要说明的是，连接套300不限于与管体101粘接，也可以是其它的连接方式。

管体101两端的外壁上分别设置有限位连接套300的第一限位台101a，连接套300用于连接管体101的那端与第一限位台101a抵接。

进一步地，本实用新型公开了连接套300的内壁上设置有与管体101的端部抵接的第二限位台301，以实现连接套300与管体101的定位。

在一些实施例中，如图4所示，磁力仪1000还包括控制装置400及集成板500，控制装置400和集成板500均封装在密封罐100内。

集成板500的一端连接有安装部501，集成板500的另一端与端盖102连接，具体地，集成板500与端盖102通过螺钉连接，便于拆装。

安装部501上设置有安装槽，磁力仪探头200固定在安装槽内。

控制装置400均安装在集成板500上，且控制装置400与磁力仪探头200信号连接。

在一些实施例中，如图1和图2所示，磁力仪1000还包括浮力装置600，浮力装置600安装在密封罐100外。

浮力装置600为磁力仪1000整体提供浮力，使其达到零浮力或稍微有一点正浮力，以利于磁力仪1000整体能够浮上水面。

进一步地，本实用新型公开了浮力装置600及密封罐100均呈圆柱状，浮力装置600的个数为2个，且2个浮力装置600分别安装在密封罐100的两端。

具体地，2个浮力装置600沿着密封罐100的径向对称面对称安装在密封罐100的两端。

需要说明的是，密封罐100的径向对称面是指密封罐100沿着径向对称的对称面。

浮力装置600与密封罐100同轴设置，以便于实现磁力仪1000在水中保持直立的状态。

具体地，本实用新型公开了浮力装置600采用低密度、高强度的多孔材料制成，例如，轻质合成材料复合塑料或化学泡沫塑料复合材料。

为了便于磁力仪1000与日变站的其它部件连接，本实用新型公开了浮力装置600远离密封罐100的那端安装有挡板700，挡板700上设置有连接环800，通过连接环800实现与其它部件的连接。

需要说明的是，不限于在挡板700上设置连接环800，也可以挡板700上设置螺纹孔，与其它部件螺纹连接等。

此外，通过在挡板700上设置连接环800，避免单独在浮力装置600上设置连接环800导致浮力装置600损坏变形的问题。且挡板700还有效保护了浮力装置600，避免浮力装置600的端面受到的冲击伤害。

为了提高挡板700的耐腐蚀性，本实用新型公开了挡板700采用钛合金，钛合金强度高、耐蚀性好，适合水下环境。

当然，挡板700也可以采用其它耐腐蚀性的材料制成，例如，挡板700为不锈钢材料制成，或者，挡板700的内层为铁材质，外层包覆不锈钢层等。

进一步地，本实用新型公开了挡板700通过闭环的连接绳900分别抵接在对应的浮力装置600上，且连接绳900连接两端的浮力装置600，通过连接绳900连接两端的浮力装置600，实现了将两端的浮力装置600向靠近彼此的方向拉动，避免浮力装置600从密封罐100上脱离。

更进一步地，本实用新型公开了浮力装置600包括2个相互耦合的浮力单元，为了便于描述，分别命名这2个浮力单元为第一浮力单元601和第二浮力单元602，第一浮力单元601和第二浮力单元602通过螺栓连接，连接绳900依次穿过密封罐100两端的第一浮力单元601和第二浮力单元602，形成闭环。

本实用新型仅需要在第一浮力单元601和第二浮力单元602上开设允许连接绳900穿过的通孔即可，便于连接。

为了提高连接绳900的强度，本实用新型公开了连接绳900通过超高分子量聚乙烯纤维制成，其强度是同等截面钢丝的十多倍，模量仅次于特级碳纤维，而且纤维密度低，密度是0.97g/cm3-0.98g/cm3，可浮于水面。

具体地，本实用新型公开了第一浮力单元601和第二浮力单元602的结构相同，每个浮力单元的外轮廓均为半圆筒形，且第一浮力单元601和第二浮力单元602沿着密封罐100的轴向对称面对称设置在密封罐100的端部。

需要说明的是，密封罐100的轴向对称面是指密封罐100沿着密封罐100的轴向对称的对称面。

第一浮力单元601和第二浮力单元602合在一起的外轮廓为圆筒，每个浮力单元的内轮廓与相连接的密封罐100的上下两端外轮廓一致，实现轴向定位的功能。

第一浮力单元601和第二浮力单元602之间通过螺栓连接，便于拆装更换。

具体地，在第一浮力单元601和第二浮力单元602的连接处分别设置缺口604，螺栓置于缺口604内，避免螺栓外露。

进一步地，本实用新型公开了连接环800与挡板700通过螺栓连接，并通过螺母紧固，连接套300上开设有避让螺母的避让槽605。

为了提高连接套300和浮力装置600的连接强度，本实用新型公开了连接套300和浮力装置600中，连接套300的外壁上设置有限位凸起302，浮力装置600的内壁上开设有与限位凸起302卡接的限位槽603，实现了两者的轴向限位。

本实用新型第二方面提供了一种日变站，包括如上述中任意一项实施例中的磁力仪1000。

由于本实用新型提供的日变站包含上述任意一项实施例中的磁力仪1000，因此，磁力仪1000所具有的有益效果均是本实用新型公开的日变站所包含的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。

本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种适用于水下监测的磁力仪(1000)，其特征在于，包括：

密封罐(100)；及

封装在所述密封罐(100)内的磁力仪探头(200)，所述磁力仪探头(200)为激光光泵磁力仪探头(200)。

2.根据权利要求1所述的磁力仪(1000)，其特征在于，所述磁力仪探头(200)的个数至少为2个，且至少2个所述磁力仪探头(200)相互垂直设置。

3.根据权利要求1所述的磁力仪(1000)，其特征在于，所述密封罐(100)包括：

两端开放的管体(101)；

封堵在所述管体(101)两端的端盖(102)。

4.根据权利要求3所述的磁力仪(1000)，其特征在于，还包括连接套(300)；

所述连接套(300)分别安装在所述管体(101)的两端，以密封连接所述管体(101)及所述端盖(102)；

所述连接套(300)密封套接在所述管体(101)内或者所述管体(101)外，所述端盖(102)密封套接在所述连接套(300)内或者所述连接套(300)外。

5.根据权利要求3或4所述的磁力仪(1000)，其特征在于，还包括封装在所述密封罐(100)内的控制装置(400)及集成板(500)；

所述集成板(500)的一端连接有安装部(501)，另一端与所述端盖(102)连接；

所述安装部(501)上设置有安装槽，所述磁力仪探头(200)固定在所述安装槽内；

所述控制装置(400)安装在所述集成板(500)上，且所述控制装置(400)与所述磁力仪探头(200)信号连接。

6.根据权利要求4所述的磁力仪(1000)，其特征在于，还包括浮力装置(600)；

所述浮力装置(600)安装在所述密封罐(100)外。

7.根据权利要求6所述的磁力仪(1000)，其特征在于，所述浮力装置(600)及所述密封罐(100)均呈圆柱状；

所述浮力装置(600)的个数为2个，2个所述浮力装置(600)分别安装在所述密封罐(100)的两端，且2个所述浮力装置(600)均与所述密封罐(100)同轴设置。

8.根据权利要求6所述的磁力仪(1000)，其特征在于，所述浮力装置(600)远离所述密封罐(100)的那端安装有挡板(700)，所述挡板(700)上设置有连接环(800)；

所述挡板(700)通过闭环的连接绳(900)分别抵接在对应的所述浮力装置(600)上。

9.根据权利要求8所述的磁力仪(1000)，其特征在于，所述浮力装置(600)包括相耦合的2个浮力单元；

2个所述浮力单元均呈半圆筒形，且关于所述密封罐(100)的轴向对称面对称设置在所述密封罐(100)的端部，所述连接套(300)和所述浮力单元中，一者上设置有限位凸起(302)，另一者上开设有与所述限位凸起(302)卡接的限位槽(603)，2个所述浮力单元通过螺栓连接；所述连接绳(900)依次穿过所述密封罐(100)两端的2个所述浮力单元，形成闭环。

10.一种日变站，其特征在于，包括如权利要求1-9中任意一项所述的磁力仪(1000)。

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