单侧横向地磁模拟线圈测量感应磁场Ziy的方法技术

本发明专利技术涉及一种单侧横向地磁模拟线圈测量感应磁场Ziy的方法，单侧横向地磁模拟线圈敷设于XC站单码头上，磁传感器阵列铺设在XC站标准测量深度水下，计算机控制高精度地磁模拟电源给单侧横向地磁模拟线圈通电或不通电，计算机采集磁传感器阵列各种情况下磁场值，计算得到地球磁场沿舰船横向作用时，标准测量深度舰船感应产生的横向感应磁场Ziy。通过单码头敷设单侧地磁模拟线圈，实现模拟地磁场测量横向感应磁场Ziy，突破了模拟地磁场测量Ziy工程应用于双码头的局限性，对以后XC场站的建设提供新的思路，特别是对于目前单码头或无码头XC站的升级改造，极大提高了工程建设的费效比。

Method for measuring induction magnetic field Ziy by unilateral transverse geomagnetic coil

The invention relates to a method for measuring inductive magnetic field Ziy by a single lateral geomagnetic analog coil. The single lateral geomagnetic analog coil is laid on a single wharf of XC station, the magnetic sensor array is laid under the standard measuring depth of XC station, and the high precision geomagnetic analog power supply is controlled by computer to electrify or not electrify the single lateral geomagnetic analog coil. The magnetic field values of the magnetic sensor array are collected by computer under various conditions, and the transverse induced magnetic field Ziy produced by the standard measuring depth ship is calculated when the earth's magnetic field acts transversely along the ship. By laying a single-side geomagnetic analogue coil on a single wharf, the transverse inductive magnetic field Ziy of the analog geomagnetic field measurement is realized, which breaks through the limitation of the application of the analog geomagnetic field measurement Ziy in the double wharf project and provides a new idea for the future construction of the XC field station, especially for the upgrade and reconstruction of the single wharf or the XC station of the first wharf, and greatly improves it. Cost effectiveness ratio of engineering construction.

【技术实现步骤摘要】
单侧横向地磁模拟线圈测量感应磁场Ziy的方法
本专利技术涉及一种磁信号测试技术，特别涉及一种单侧横向地磁模拟线圈测量横向感应磁场Ziy的方法。
技术介绍
钢质舰船在地球磁场作用下，就会产生感应磁场，横向感应磁场Ziy（地球磁场沿舰船横向作用时，舰船感应产生的磁场）是舰船在XC站进行磁性处理时所必须得到的磁场分量，横向感应磁场Ziy目前测量方法有以下两种：1)调向测量法——属于传统的方法，不敷设模拟线圈，通过E-W调向测量得到的；2)地磁模拟法——目前普遍采用的技术，通过在双码头XC站敷设左、右对称地磁模拟线圈，模拟产生均匀地磁场，进而通过测量分解，最终计算得到横向感应磁场Ziy。如图1所示模拟地磁场测量舰船横向感应磁场Ziy示意图，在舰船左、右舷外侧绕地磁模拟线圈，通过给地磁模拟线圈通电模拟产生模拟的地磁场，进而测量得到横向感应磁场Ziy。通过模拟地磁场测量横向感应磁场Ziy，取代了传统E-W调向测量，不仅减少了XC作业劳动强度，而且缩短了XC作业周期，提高了XC站的XC保障能力。由于双侧横向地磁模拟线圈磁场均匀区较大，模拟地磁场测量横向感应磁场Ziy主要应用于双码头XC站，如图2所示为XC站整体结构图，横向地磁模拟线圈敷设在码头框架或立柱上，在双码头内任一航向即可完成感应磁场Ziy的测量，目前该技术已应用于双码头的XC站，且通过了实船试验验证，使用效果较好。现有技术是通过在双码头XC站敷设左、右地磁模拟线圈，经通电产生一定均匀磁场作用于舰船上，等效于地磁场，获取Ziy，满足工程需要。优点是可以不用调向，但对于单码头的站，仅能敷设一侧的线圈，无法产生均匀的磁场，故国内尚未有实现利用单侧横向地磁模拟线圈测量感应磁场Ziy。由于单码头无法敷设左右对称的地磁模拟线圈，在有限的敷设尺寸空间内，其磁场的均匀区较小，使用现有技术方法测量得到的感应磁场Ziy效果较差，无法满足工程使用要求，急需研究针对单侧地磁模拟线圈测量Ziy的新方法。
技术实现思路
本专利技术是针对现在舰船横向感应磁场Ziy测试方法不适用于单码头类XC站的问题，提出了一种单侧横向地磁模拟线圈测量感应磁场Ziy的方法，通过敷设单侧横向地磁模拟线圈，在单码头内实现满足工程需要的感应磁场Ziy测量方法，对以后XC站的建设提供新的思路，特别是对于目前单码头或无码头XC场站的升级改造，在实现模拟地磁场测量感应磁场Ziy功能的同时，提高工程建设的费效比。本专利技术的技术方案为：一种单侧横向地磁模拟线圈测量感应磁场Ziy的方法，具体包括如下步骤：1）搭建测试系统：包括单侧横向地磁模拟线圈、高精度地磁模拟电源、磁传感器阵列及计算机，单侧横向地磁模拟线圈敷设于XC站单码头上，磁传感器阵列：铺设在XC站标准测量深度水下，计算机控制高精度地磁模拟电源给单侧横向地磁模拟线圈通电或不通电，计算机采集磁传感器阵列各种情况下磁场值，计算得到标准测量深度地球磁场沿舰船横向作用时，舰船感应产生的横向感应磁场Ziy；2）舰船左右对称的测量方法：2.1）在舰船进XC站前，且线圈不通电的情况下，读取磁传感器测量值H0左、H0右；2.2）在舰船进XC站前，且线圈通电的情况下，读取磁传感器测量值H1左、H1右；2.3）在舰船进XC站后，且线圈不通电的情况下，读取磁传感器测量值H2左、H2右；2.4）在舰船进XC站后，且线圈通电的情况下，读取磁传感器测量值H3左、H3右；2.5）分别计算得到舰船左、右舷下单个线圈产生的横向感应磁场：Ziy左=（H3左－H2左）－（H1左－H0左）；Ziy右=（H3右－H2右）－（H1右－H0右）。2.6）在均匀地磁场下的舰船左、右舷下横向感应磁场相等，计算得到：ZiyL1=ZiyR1=Ziy左+Ziy右；3）舰船左右不对称的测量方法：3.1）首先测量舰船停泊N航向时线圈作用下舰船在标准深度的感应磁场，按步骤2.1）～2.5）通过磁传感器测量得到N航向舰船在标准深度舰船左、右舷下横向感应磁场：Ziy左n=（H3左n－H2左n）－（H1左n－H0左n）；Ziy右n=（H3右n－H2右n）－（H1右n－H0右n）；3.2）使舰船180度调转航向，按步骤2.1）～2.5）测量舰船停泊S航向时线圈作用下舰船在标准深度舰船左、右舷下横向感应磁场：Ziy左s=（H3左s－H2左s）－（H1左s－H0左s）；Ziy右s=（H3右s－H2右s）－（H1右s－H0右s）；3.3）计算得到在均匀地磁场下的舰船横向感应磁场：舰船左舷下的横向感应磁场ZiyL2=Ziy左n+Ziy左s；舰船右舷下的横向感应磁场ZiyR2=Ziy右n+Ziy右s。本专利技术的有益效果在于：本专利技术单侧横向地磁模拟线圈测量感应磁场Ziy的方法，通过单码头敷设单侧地磁模拟线圈，实现模拟地磁场测量横向感应磁场Ziy，突破了模拟地磁场测量Ziy工程应用于双码头的局限性，实现了在单码头敷设单侧地磁模拟线圈测量横向感应磁场Ziy的目的；对以后XC场站的建设提供新的思路，特别是对于目前单码头或无码头XC站的升级改造，极大提高了工程建设的费效比。在单码头敷设单侧横向地磁模拟线圈，在均匀区较小的情况下，仍能测量得到满足工程应用的横向感应磁场Ziy具有重要的意义。附图说明图1为模拟地磁场测量舰船横向感应磁场Ziy示意图；图2为XC站整体结构图；图3为本专利技术组成框图；图4为本专利技术左右对称舰船测量示意图；图5为本专利技术左右不对称舰船测量示意图；图6为本专利技术感应磁场Ziy仿真结果图；图7为本专利技术物理模型感应磁场Ziy试验结果图。具体实施方式单码头模拟地磁场测量横向感应磁场Ziy系统组成框图如图3所示，包括单侧横向地磁模拟线圈、高精度地磁模拟电源、磁传感器阵列和控制计算机。单侧横向地磁模拟线圈：敷设于单码头上，用于产生横向模拟地磁场；高精度地磁模拟电源：作为稳定高精度的恒流源，为横向地磁模拟线圈供电；磁传感器阵列：铺设在XC站码头底部，测量通电、不通电等不同状态下的标准测量深度（距舰船水线以下标准深度）磁场值；控制计算机：控制高精度地磁模拟电源给线圈通电，采集磁传感器磁场值，最终通过计算分析得到标准测量深度横向感应磁场Ziy。以N-S方向单码头为例，根据舰船的左右对称性，模拟地磁场测量横向感应磁场Ziy的工作原理分为以下两种情况：一、针对左右对称的舰船对于左右对称的舰船，单侧线圈模拟地磁场测量横向感应磁场Ziy示意图如图4所示，图4中（1）为双码头测量示意图，沿着舰船纵向方向，在舰船左右两侧对称敷设地磁模拟线圈，形成相对舰船左右横向磁场，水下磁传感器测得被测船左舷处线圈产生的磁场值为a，被测船右舷处线圈产生的磁场值为b；为将（1）分解两步测量，按图4中（2）仅左侧同位置敷设地磁模拟线圈通电，被测船左舷处线圈产生的磁场值a1，被测船右舷处线圈产生的磁场值为b1；按图4中（3）仅右侧同位置敷设地磁模拟线圈，被测船左舷处线圈产生的磁场值为a2，被测船右舷处线圈产生的磁场值为b2；左右分别测量后叠加，与图4中（1）测量的结果是一致的，则有以下表达式：a=a1+a2，b=b1+b2，又因为舰船和敷设地磁模拟线圈左右对称，所以a=b，式中a、b、a1、a2、b1、b2为舰船左、右舷下线圈产生磁场值。假设舰船停泊在地磁模拟线圈对称中心（码头对称中心），根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单侧横向地磁模拟线圈测量感应磁场Ziy的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1）搭建测试系统：包括单侧横向地磁模拟线圈、高精度地磁模拟电源、磁传感器阵列及计算机，单侧横向地磁模拟线圈敷设于XC站单码头上，磁传感器阵列铺设在XC站标准测量深度水下，计算机控制高精度地磁模拟电源给单侧横向地磁模拟线圈通电或不通电，计算机采集磁传感器阵列各种情况下磁场值，计算得到地球磁场沿舰船横向作用时，标准测量深度舰船感应产生的横向感应磁场Ziy；2）舰船左右对称的测量方法：2.1）在舰船进XC站前，且线圈不通电的情况下，读取磁传感器测量值H0左、H0右；2.2）在舰船进XC站前，且线圈通电的情况下，读取磁传感器测量值H1左、H1右；2.3）在舰船进XC站后，且线圈不通电的情况下，读取磁传感器测量值H2左、H2右；2.4）在舰船进XC站后，且线圈通电的情况下，读取磁传感器测量值H3左、H3右；2.5）分别计算得到舰船左、右舷下单个线圈产生的横向感应磁场：Ziy左=（H3左－H2左）－（H1左－H0左）；Ziy右=（H3右－H2右）－（H1右－H0右）；2.6）在均匀地磁场下的舰船左、右舷下横向感应磁场相等，计算得到：ZiyL1=ZiyR1=Ziy左+Ziy右；3）舰船左右不对称的测量方法：3.1）首先测量舰船停泊N航向时线圈作用下舰船在标准深度的感应磁场，按步骤2.1）～2.5）通过磁传感器测量得到N航向舰船在标准深度舰船左、右舷下横向感应磁场：Ziy左n=（H3左n－H2左n）－（H1左n－H0左n）；Ziy右n=（H3右n－H2右n）－（H1右n－H0右n）；3.2）使舰船180度调转航向，按步骤2.1）～2.5）测量舰船停泊S航向时线圈作用下舰船在标准深度舰船左、右舷下横向感应磁场：Ziy左s=（H3左s－H2左s）－（H1左s－H0左s）；Ziy右s=（H3右s－H2右s）－（H1右s－H0右s）；3.3）计算得到在均匀地磁场下的舰船横向感应磁场：舰船左舷下的横向感应磁场ZiyL2= Ziy左n +Ziy左s；舰船右舷下的横向感应磁场ZiyR2= Ziy右n +Ziy右s。...

【技术特征摘要】
1.一种单侧横向地磁模拟线圈测量感应磁场Ziy的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1）搭建测试系统：包括单侧横向地磁模拟线圈、高精度地磁模拟电源、磁传感器阵列及计算机，单侧横向地磁模拟线圈敷设于XC站单码头上，磁传感器阵列铺设在XC站标准测量深度水下，计算机控制高精度地磁模拟电源给单侧横向地磁模拟线圈通电或不通电，计算机采集磁传感器阵列各种情况下磁场值，计算得到地球磁场沿舰船横向作用时，标准测量深度舰船感应产生的横向感应磁场Ziy；2）舰船左右对称的测量方法：2.1）在舰船进XC站前，且线圈不通电的情况下，读取磁传感器测量值H0左、H0右；2.2）在舰船进XC站前，且线圈通电的情况下，读取磁传感器测量值H1左、H1右；2.3）在舰船进XC站后，且线圈不通电的情况下，读取磁传感器测量值H2左、H2右；2.4）在舰船进XC站后，且线圈通电的情况下，读取磁传感器测量值H3左、H3右；2.5）分别计算得到舰船左、右舷下单个线圈产生的横向感应磁场：Ziy左=（H3左－H2左）－（H1左－H...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，陆震，张云，陈征峰，吴飞，徐浩宇，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零四研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31