組合式海洋電場傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于地球物理測量領(lǐng)域，具體屬于海洋勘測領(lǐng)域，尤其涉及一種組合式海洋電場傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋電磁技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用源于探測儀器及傳感器組件的發(fā)展，其中關(guān)鍵傳感器部件之一即為高靈敏度的電場傳感器。海洋環(huán)境中進(jìn)行電場測量面臨的一個(gè)突出問題就是信號(hào)太弱。受海水低阻層影響，電磁場信號(hào)隨水深增加迅速衰減，相比陸地測量，在海底進(jìn)行電場探測需要將探測靈敏度提高1-2個(gè)數(shù)量級。理論上，增大電場傳感器之間的距離能提高海底電場探測能力，但在實(shí)際工作中受到海上作業(yè)船只和環(huán)境限制，大極距測量往往無法實(shí)現(xiàn)且成本很高。在對微弱海洋電場信號(hào)進(jìn)行探測時(shí)，降低傳感器的本底噪聲是迫切需要解決的關(guān)鍵問題。
[0003]海底電磁場探測中重點(diǎn)關(guān)注低頻段(0.0OOl-lOHz)，電極的Ι/f噪聲直接決定了儀器的電場探測能力。由于Ι/f噪聲與電極的表面積直接相關(guān)，因此通過增加電極的表面積可降低該噪聲。目前的海洋電場傳感器通常采用單體銀-氯化銀電極，為了達(dá)到低的I/f噪聲目標(biāo)，通過提高電極的尺寸面臨兩個(gè)難題。首先由于大尺寸電極的一致性難以保證，導(dǎo)致成品率低；同時(shí)，典型的銀-氯化銀電極需要使用大量的貴金屬材料，在使用過程中若出現(xiàn)問題需要整體更換，使用成本較高。因此，如何在降低海洋電場傳感器自噪聲的同時(shí)降低使用成本是一個(gè)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足及問題，本發(fā)明提出一種自噪聲低、使用成本低的組合式海洋電場傳感器。
[0005]依據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種組合式海洋電場傳感器，其包括:
[0006]數(shù)據(jù)采集站I，用于采集和存儲(chǔ)電場信號(hào)；
[0007]數(shù)據(jù)傳輸裝置2，用于將電極16、26檢測的電場信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集站I ;
[0008]電極艙3、4，用于安裝水密接插口 5和固定電極16、26 ；
[0009]水密接插口 5，用于連接電極16、26 ;
[0010]電極16、26，用于檢測電場信號(hào)。
[0011]其中，所述數(shù)據(jù)采集站I包括耐壓艙、采集器模塊、水聲通訊模塊、電源模塊，實(shí)現(xiàn)電場信號(hào)采集、存儲(chǔ)及控制功能；耐壓艙是高強(qiáng)度合金材料或者是耐壓玻璃艙球，為數(shù)據(jù)采集站提供耐水壓防護(hù)。采集器模塊包括測量與控制電路、內(nèi)部時(shí)鐘以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡，對電極組檢測的電場信號(hào)進(jìn)行采集、放大、存儲(chǔ)。水聲通訊模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集站I的遠(yuǎn)程交互與控制。電源模塊由電池包組成，提供采集器模塊和水聲通訊模塊的電力供應(yīng)。
[0012]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)傳輸裝置2為高強(qiáng)度無磁性管材支架，內(nèi)部固定水密電纜。
[0013]優(yōu)選地，數(shù)據(jù)傳輸裝置2長度可變化，通過水密電纜將電場信號(hào)傳遞到數(shù)據(jù)采集站I。
[0014]優(yōu)選地，包括至少兩個(gè)電極艙3、4，每兩個(gè)電極艙3、4構(gòu)成一對，測量一個(gè)分量的電場，電極艙3、4的位置和距離可變動(dòng)，電極艙的數(shù)量可增加。
[0015]進(jìn)一步地，電極艙3、4艙體由絕緣材料或者是表面經(jīng)過絕緣處理的材料制成，艙體不封閉，艙體內(nèi)部能與海水導(dǎo)通。
[0016]優(yōu)選地，電極艙3、4艙體內(nèi)部包含至少兩個(gè)水密接插口 5。
[0017]優(yōu)選地，所述的電極16、26是適用于海水環(huán)境的不極化電極，即銀-氯化銀電極或者鈦材料電極。
[0018]優(yōu)選地，每一個(gè)電極艙3、4內(nèi)部包含有多個(gè)電極16A-16B、26A-26B，它們一起不獨(dú)立地測量相同的電場分量；多個(gè)電極16A-16B、26A-26B在長期使用后，通過匹配測試后重新分組使用。
[0019]依據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種上述組合式海洋電場傳感器的匹配測試方法:包括步驟:
[0020]第一步，對所有電極進(jìn)行編號(hào)，挑選I個(gè)正常電極作為基準(zhǔn)電極，通過數(shù)據(jù)采集站I逐一測量其他電極與基準(zhǔn)電極的電位差隨時(shí)間(12小時(shí))的變化；
[0021]第二步，12小時(shí)內(nèi)測試電極與基準(zhǔn)電極電位差變化超過0.lmV，則該測試電極視為不穩(wěn)定，予以排除；
[0022]第三步，分別挑選電位差值最接近和電位差隨時(shí)間變化最小的2個(gè)電極構(gòu)成電極組；
[0023]第四步，分別測量電極組之間的電位差，挑選出電位差< 0.1mV的構(gòu)成一對電極組；
[0024]第五步，將挑選出的電極組分別安裝在一對電極艙內(nèi)，用于測量一個(gè)分量的電場。
[0025]使用本發(fā)明的技術(shù)方案，可以具有以下有益效果:
[0026]1、本發(fā)明提供的這種組合式海洋電場傳感器，解決了現(xiàn)有海洋電場傳感器低頻自噪聲高、使用成本高等問題。
[0027]2、本發(fā)明提供的這種組合式海洋電場傳感器，成對的電極艙內(nèi)含有多個(gè)電極，這些電極通過水密接插口連接在一起，形成并聯(lián)式結(jié)構(gòu)，提高了電極與海水的有效接觸面積，降低了低頻段的Ι/f噪聲。
[0028]3、本發(fā)明提供的這種組合式海洋電場傳感器，通過重新分組和匹配使得電極能重復(fù)利用，降低了使用成本。
【附圖說明】
[0029]圖1為依照本發(fā)明的兩個(gè)電極組的組合式海洋電場傳感器原理圖，有兩個(gè)電極組，可測量一個(gè)分量的電場；
[0030]圖2為依照本發(fā)明的四個(gè)電極組的組合式海洋電場傳感器原理圖，有四個(gè)電極組，可測量兩個(gè)分量的電場；
[0031]圖3為依照本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集站結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033]依據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種組合式海洋電場傳感器，其包括:
[0034]數(shù)據(jù)采集站I，用于采集和存儲(chǔ)電場信號(hào)；
[0035]數(shù)據(jù)傳輸裝置2，用于將電極16、26檢測的電場信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集站I ;
[0036]電極艙3、4，用于安裝水密接插口 5和固定電極16、26 ；
[0037]水密接插口 5，用于連接電極16、26 ;
[0038]電極16、26，用于檢測電場信號(hào)。
[0039]其中，所述數(shù)據(jù)采集站I包括耐壓艙、采集器模塊、水聲通訊模塊、電源模塊，實(shí)現(xiàn)電場信號(hào)采集、存儲(chǔ)及控制功能；耐壓艙是高強(qiáng)度合金材料或者是耐壓玻璃艙球，為數(shù)據(jù)采集站提供耐水壓防護(hù)。采集器模塊包括測量與控制電路、內(nèi)部時(shí)鐘以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡，對電極組檢測的電場信號(hào)進(jìn)行采集、放大、存儲(chǔ)。水聲通訊模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集站I的遠(yuǎn)程交互與控制。電源模塊由電池包組成，提供采集器模塊和水聲通訊模塊的電力供應(yīng)。
[0040]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)傳輸裝置2為高強(qiáng)度無磁性管材支架，內(nèi)部固定水密電纜。
[0041]優(yōu)選地，數(shù)據(jù)傳輸裝置2長度可變化，通過水密電纜將電場信號(hào)傳遞到數(shù)據(jù)采集站I。
[0042]優(yōu)選地，包括至少兩個(gè)電極艙3、4，每兩個(gè)電極艙3、4構(gòu)成一對，測量一個(gè)分量的電場，電極艙3、4的位置和距離可變動(dòng)，電極艙的數(shù)量可增加。
[0043]進(jìn)一步地，電極艙3、4艙體由絕緣材料或者是表面經(jīng)過絕緣處理的材料制成，艙體不封閉，艙體內(nèi)部能與海水導(dǎo)通。
[0044]優(yōu)選地，電極艙3、4艙體內(nèi)部包含至少兩個(gè)水密接插口 5。
[0045]優(yōu)選地，所述的電極16、26是適用于海水環(huán)境的不極化電極，即銀-氯化銀電極或者鈦材料電極。
[0046]優(yōu)選地，電極艙3、4內(nèi)部包含有多個(gè)電極(16A-16B，26A-26B)，它們一起不獨(dú)立地測量相同的電場分量；多個(gè)電極(16A-16B，26A-26B)在長期使用后，通過匹配測試后重新分組使用。
[0047]上述方案中，所述數(shù)據(jù)傳輸裝置2用于連接數(shù)據(jù)采集站I和電極艙3、4，通過水密電纜傳遞電場信號(hào)；電極艙3、4的空間位置通過數(shù)據(jù)傳輸裝置2的長度和方向控制。
[0048]上述方案中，所述電極艙至少有兩個(gè)，構(gòu)成一對，每一對測量一個(gè)分量的電場；電極艙3、4艙體不封閉，艙體上有導(dǎo)通口使其內(nèi)部能與海水導(dǎo)通；艙體上裝有至少兩個(gè)水密接插口 5 ;水密接插口 5用于信號(hào)的連接導(dǎo)通，具備防水功能，可以重復(fù)插拔使用；
[0049]上述方案中，所述水密接插口 5用于電極16、26與電極艙3、4的連接，每一個(gè)接插口連接一個(gè)電極，水密接插口 5的數(shù)量可根據(jù)需求增加；
[0050]上述方案中，所述電極16、26分別安裝在電極艙3、4內(nèi)部，多個(gè)電極通過水密接插口 5連接在一起，形成并聯(lián)式結(jié)構(gòu)，提高了電極與海水的有效接觸面積，降低了低頻段的I/f噪聲；
[0051]在本發(fā)明中，每一個(gè)電極艙內(nèi)有多個(gè)電極，成對的電極艙內(nèi)含有數(shù)量相等的電極，這些電極一起不獨(dú)立地測量