磁力仪

经验交流▏G－882G型海洋磁力仪在海洋工程勘察中的性能分

析与应用

伴随国家海洋发展战略的实施发展，海洋磁力仪的应用更加广泛，

根据实际应用情况来看，常见的海洋磁力仪类型主要是质子磁力仪和

光泵磁力仪，都是电子仪器的一种。结合不同的作业施工条件需要选

择不同型号的海洋磁力仪(如表1所示)。其中，标准的质子旋进海洋磁

力仪是最早的海洋磁家居空间设计 力仪，灵敏度很高，没有死区，拥有进向误差，

质子磁力仪的计量精确度高、技术发展成熟、开发成本费用低，适合

应用在采样率比较低的绝对测量操作中。Overhaur海洋磁力仪具有

高灵敏度、没有死区、价格廉价等方面的特点，采样率达到了4Hz，

操作简单，适合应用在工程测量和科研物理调查研究工作中。光泵式

海洋磁力仪灵敏度达到了0.01nT，梯度的容忍度超过了质子旋进式磁

力仪，速率达到了10Hz。但是受工作原理的影响，在应用的过程中容

易出现死区和进向误差。光泵磁力仪具有噪声低、采样率高的特点，

适合应用在对灵敏度和采样率要求比较高的相对测量操作中，但是具

有耗能高等的应用局限。

表1G－882G型海洋磁力仪和其他海洋磁力仪对比分析

型号G877OverhaurG882G

工作原理标准质子旋进质子旋进铯光泵

分辨率0.10.0010.001

灵敏度0.1～3Hz0.010.01～1Hz

绝对精度＜10.22

梯度容忍度－＞1000＞20000

死区无无0～15,75～90

进向误差1无0.5

温度漂移－无0.05

耗电48～641～3150

采样速度0.1～30.1～40.1～10

本文以G－882G型海洋磁力仪为例，分析了光泵磁力仪的工作原

理，对G－882G型海洋磁力仪进行技术指标分析，并介绍其在海洋工

程勘察中的应用。

一、G－882G型海洋磁力仪工作原理

光泵磁力仪工作原理具体如图1所示。根据图1发现光泵磁力仪

的核心部件是含有碱金属蒸汽的容器。光源产生之后通过透镜、滤镜

和偏振片形成红外圆偏振光，红外圆偏振光在经过吸收室之后将所有

的光束聚集在一个红外光检测仪器上。红外圆偏振光在到达吸收室之

后，光子会和碱金属原子发生碰撞。如果碱金属原子中含有的光子和

自旋方向一致，光子在被收集之后会从一个能级跳跃到一个更高层次

的能级。伴随光子的被捕获，光束的强度也会被削弱，在碱金属原子

不能吸收光子的时候，吸收室内的光线将会大幅度减少。在这个时候，

如果具有一定频率的振荡电磁场进入到室内，原来的原子将会被重新

激发，由此吸附到相应的光子方向上。这种特定频率(拉莫尔频率)和环

境磁场之间存在一定比例关系。具体计算是环境磁场＝特定碱金属常

熟拉莫尔频率。

图1光泵磁力仪工作原理

二、G－882G型海洋磁力仪的性能指标分析

海洋磁力仪是由水下拖鱼、拖缆和甲板单元共同组成。磁传感器

会对地磁场的磁通密度进行采集，压力传感器能够对拖鱼的入水深度

进行计算分析，回声测声仪测定拖鱼的离底高度。海洋磁力仪的性能

指标参数较多，结合海洋磁力测量工作的特点，海洋磁力仪器的性能

指标主要包括采样率、带宽、显示分辨率、分辨率、四阶差分静态噪

声、峰峰值噪声、功率谱噪声、灵敏度、绝对误差、转向差。

为了检验G－882G型海洋磁力仪的性能，在实际工作中应用八方

位船磁影响试验、往返重复测线和正交测线数据信息进行测量，测量

历程达到了500km。八方位船磁影响试验测线分布情况如图2所示。

正交测线分布情况如图3所示。

图2八方位船磁影响试验测线分布情况

图3正交测线分布示意图

G－882G型海洋磁力仪主拖鱼和从拖鱼的动态噪声测试结果如表

2所示。G－882G型海洋磁力仪主拖鱼和从拖鱼的交叉重复一致性测

试结果如表3所示。G－新冠疫苗有效期 882G型海洋磁力仪主拖鱼和从拖鱼的往返重

复一致性(内符合精度)测试结果如表3、表4所示。G－882G型海洋

磁力仪主拖鱼和从拖鱼的往返重复一致性(外符合精度)测试结果表如表

5所示。

表2G－882G型海洋磁力仪主拖鱼和从拖鱼的动态噪声测试结果

表

测试对象主拖鱼从拖鱼

测线个数2424

最大动态噪声0.041nT0.054nT

最小动态噪声0.024nT0.025nT

平均动态噪声0.028nT0.032nT

备注

一级数据质量标

准

动态噪声0.08nT

表3G－882G型海洋磁力仪主拖鱼和从拖鱼的交叉重复一致性

(内符合精度)测试结果表

测试对象主拖鱼从拖鱼

交叉滋味的近义词 点个数4949

最大不符合+5.26nT+5.36nT

最小不符合－0.69nT－6.81nT

内符合精度1.84nT1.86nT

备注一级数据质量标准

从拖鱼内符合精度超过

2nT

表4G－882G型海洋磁力仪主拖鱼和从拖鱼的往返重复一致性

(内符合精度)测试结果表

测试对象主拖鱼从拖鱼

测线航向

主拖鱼向南:主拖手相怎么看婚姻 鱼

向北

从拖鱼向南:从拖鱼

向北

重合点的数量354356

内符合精度0.81nT1.11nT

备注一级数据质量标准

内符合精度超过

2nT

表5G－882G型海洋磁力仪主拖鱼和从拖鱼的往返重复一致性

(外符合精度)测试结果表

测试序号12

测线航向

主拖鱼向南:主拖鱼

向北

从拖鱼向南:从拖鱼

向北

重合点的数量398341

内符合精度0.87nT1.13nT

备注一级数据质量标准

内符合精度超过

2nT

在测试G－882G型海洋磁力仪应用测量的过程中需要注意把控好

以下几方面工作:第一，投放拖鱼之前需要对各个接头的连接问题进行

检查，特别是要严格按照有关标准检查水下接头，保证水下接头的密

封性；第二，保证电源电压电流运行的正常，在进行电缆收放的过程

中需要及时切开仪器的电源，并安排专业的人员进行指挥操作，严格

避免传感器和船体的碰撞。传感器要在水下的一定深度以上，从而有

效减少海浪对传感器的干扰；第三，对于G－882G型海洋磁力仪模拟

记录数值的变浩浩荡荡的意思 化要密切管管，如果G－882G型海洋磁力仪的曲线出现

变化需要及时检查是因为仪器内部还是外部干扰导致的；第四，传感

器不能受到任何磁性污染，在收回传感器的时候需要及时应用清水进

行清洗处理，收回传感器之后要将其放置在阴凉位置上。

三、G－882G型海洋磁力仪在海洋工程勘察中的应用

东海大桥轴线宝宝四个月 桥墩桩基不可避免地经过光缆的路由，为了能够准

确测出光、电缆的位置，应用G－882G型海洋磁力仪在芦潮港和大小

洋山之间进行磁力探测。经过探测发现，海底通信光缆能引起8～

20nT磁异常以及2000nT的强磁异常。

⒈海上磁力探测

第一，测量仪器。G－882G型海洋光泵磁力仪是以光泵技术为支

撑发展起来的高灵敏度、高精确的海洋磁力仪，被人们应用在探测水

下潜艇，进行地磁测量和地质调查；第二，测量船只。测量船的选择

必须是小吨位和无磁性或弱磁性的木质小渔船。第三，测线安排。测

线安排在磁测作业区域测线间距5m的位置上。第四，海上定位。高

精度的磁力测量需要高精度的定位设备，经过分析文章使用DGPS

RTK(RealTimeKinematic)定位设备，差分信号有效作用距离为30km。

⒉光、电缆磁场模型的假设

海底光缆由于海洋环境的特殊性，材料的制作需要额外使用抗压

性、抗渗透性的材料。海底光缆截面具体如图四所示。根据图4发现，

海底光缆产生磁异常的原因主要有两种:第一，钢丝、钢管等材料均为

铁磁性物质，都能产生磁异常；第二，为了能使光缆信号远距离传输，

每条海底光缆都安装有许多转发器，但是柏林大学 这些转发器在一定电流的作

用下才能正常工作。

图4海底光缆截面

⒊磁场异常特点的分析

通信光缆有明显的磁异常反映，磁异常幅值一般在8～20nT之间，

磁异常的幅值大小，异常形态特征均与水深和光缆的埋藏深度及加载

电流的方向有关。海底动力电缆所产生的磁强大，在深度10m的时候

能够引发2000nT幅值的强磁异常，由于加载有强电流，所以在电缆

周围形成一个强磁场。导线所产生的理论磁场是H＝2I/10R。加载电

流的导体磁场与电流大小成正比，而与距离成反比。

四、结语

海洋磁力仪的应用对海洋工程勘测起到了重要作用，显示出自身

良好的精确度、准确度、深度特点，被人们广泛的应用在海洋工程磁

力勘测工作中。但从海洋磁力仪的实际应用情况上来看，现阶段的海

洋磁力仪测量规范中缺乏相关指标检验方法和要求。为此，文章结合

海洋磁力仪的类型和特点，结合有关测量规范指标具体计算了G－

882G型海洋磁力仪的动态噪声、内符合精度、外符合精度等指标信息，

在对计算结果家里挂十字绣禁忌 进行综合分析发现，G－882G型海洋磁力仪基本达到了

一级指标的要求，能够为航海事业发展提供有力的支持。

【作者简介】本文作者张龙，1988年出生，男，山西平遥，本科，

天津水运工程勘察设计院，助理工程师，主要研究方向为海洋测绘。

本文来自《自动化与仪器仪表》（2018年第6期），参考文献略，用

于学习与交流，本次编发取得了李海森教授的同意，版权归作者与出

版社共同拥有。