海洋中的电磁场及其应用

海洋中的电磁场数学模型及应用

6．3．1．1静电场表征模型静电场数学建模基本原理是从水下电场满足的拉普拉斯方程出发，结合相应的边界条件，采用边界元等数值计算方法实现舰船水下静电场的模拟、仿真和预报。6．3．1．3交变电磁场表征模型舰船的水下交变电磁场主要来源于螺旋桨及其轴系结构对防腐电流调制产生的轴频电磁场及船体泄漏电流产生的工频电磁场。目前常用于表征舰船水下交变电磁场的数学模型有电偶极子阵列模型与时谐偶极子模型。
理论教育 2023-10-14

海洋中的电磁场及其应用：SP异常特征及玉皇热液区勘探

图5.43显示SP异常呈现以下几点特征：图5.43东部测线SP测量结果四分图分别为不同拖体离底高度时的测量结果，离底高度越小，SP负异常值越明显。3）西南印度洋多金属硫化物勘探图5.44玉皇热液区位置图5.45自然电位观测装置2018年5月，海洋二所组织大洋49航次在西南印度洋的玉皇海山进行了SP测量工作，旨在开展多金属硫化物调查。如图5.44所示，玉皇热液区位于西南印度洋中脊第29脊段南侧，距离中央洋脊7.5 km。
理论教育 2023-10-14

海洋中的电磁场及其应用：舰船静电场的基本特性及监测方法

如图6.3所示，静电场纵向分量呈明显负峰特性，极值出现在螺旋桨与船壳体之间；静电场横向分量沿舰船艏艉中心线呈反对称分布，极值出现在沿龙骨两侧方向；垂直分量呈现典型的正负双峰特性，极值出现龙骨下方。表征舰船静电场的基本特性有舰船监测剖面的最大电位差、舰船的电偶极矩、电场强度峰峰值、梯度特征及极化特性等。
理论教育 2023-10-14

《海洋电磁场测量传感器及其应用》

图8.5测量传感器体系框图舰船隐身技术所研究的内容，总是相对应于目前或近期的探测器而言。有的传感器性能会受到外界环境影响，对长时间测量的传感器来说，还需要规定其输出随外界温度变化、测量时间延长的稳定性。测量传感器校准同样是非常重要的。因此在满足测量传感器储存、运输、使用所有要求的条件下，最重要的一点是传感器必须经过校准才能使用，当超过校准的有效期后，在使用前也必须再次经过校准。
理论教育 2023-10-14

MT测深曲线、浅水MT接收机设计和数据反演计算

图5.10显示了每个站点旋转后的MT测深曲线，TE和TM模式之间表现出强烈的不对称性。图5.12测线布置图为适应浅水MT数据采集的新开发MT接收机实物如图5.13所示，由基板、电场测量臂、数据记录舱和感应式磁传感器压力舱组成，整体高度小于250 mm，这样的扁平设计减少了电磁传感器受海浪振动的干扰。图5.13MT接收机实物图图5.14作业现场示意图图5.15示出了陆上和海底MT数据迭代反演计算的测量线A的二维电阻率模型及地震解释。
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海洋中的电磁场及其应用：海洋MT测深及其应用

海洋MT测深根据水深不同，主要运用的信号频率范围为10-5～10 Hz不等，其最大探测深度可达到上地幔。早先人们认为海底被厚厚的导电海水覆盖，在海底开展MT方法不具备可行性。但受当时技术水平限制，所用仪器仅能有效观测频段在300 s以低的海底MT信号。与之前技术相比，新一代仪器显著降低了噪声及功耗，同时将有效带宽拓展至3～1 000 s，拓展了MT方法在浅部勘探的应用，并成功用于海底油气资源探测。
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基于等效系数的界面影响修正方法的应用

通过实测最大值与偶极子源理论计算最大值进行比对，可得到系统布放海域电场纵向分量等效系数为1.7，垂直分量影响等效系数为0.4。结果表明利用该方法对水下静电场数据修正后极值误差不大于1.9 dB，可以有效消除海水-海床界面影响。
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海水界面对空气的影响

通过对比可知，存在空气-海水界面时，磁场横向分量幅值与无界面时相比较小，垂直分量保持不变。图3.6时谐水平电偶极子磁场在0 m深测线上分布对比曲线图3.7时谐水平电偶极子磁场在10 m深测线上分布对比曲线图3.8时谐水平电偶极子磁场在20 m深测线上分布对比曲线表3.2不同深度测线上有无空气-海水界面情况下磁场幅值差异图3.9为空气-海水界面上交变电场的近场衰减曲线和远场衰减曲线。
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其他类型电极：海洋中的电磁场应用

图4.21为海试测试结果，表明Ti电极在1 m极距条件下的本底噪声大于传统的Ag／AgCl电极，而在10 m极距条件下噪声水平要优于传统的Ag／AgCl电极。图4.20Ti电极与AgCl电极对比测试实物图图4.21Ti电极与AgCl电极噪声对比图Ti电极在长极距条件下展现的低噪声水平优于AgCl电极，同时还具有干电极的特征，使得Ti电极在水下电场观测中展现了强大的生命力。
理论教育 2023-10-14

界面影响理论分析：海洋电磁场及应用

简化起见，利用两层水平均匀导电媒质模型分析界面对海洋电磁场的影响。对于电场强度而言，点源及其像源在界面上产生的电场水平分量方向一致，同向叠加可以增大幅值；产生的电场垂直分量则方向相反，反向叠加则降低幅值，与物理机制分析结论一致。
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海洋中的电磁场及应用：静电场来源与影响

6．2．1．1主要场源1）腐蚀相关静电场腐蚀相关静电场主要来源于舰船壳体异种金属电化学效应在海水中产生的腐蚀电流及舰船腐蚀防护系统产生的防腐电流，分为腐蚀电场和防腐电场两部分，是静电场最主要的成分。由此产生的静电场称为腐蚀静电场。图6.1舰船腐蚀电场产生原理图防腐电场。6．2．1．2影响因素舰船电场影响因素主要分为船体自身因素、航行工况及海洋环境因素三部分。
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海洋中电磁场的应用案例及实测结果

工区如图5.60所示，海域水深约1 300 m，邻近ODP889站位附近有四处冷泉，直径80～400 m不等，分布在1 km×3 km范围内。图5.63为工区布置图。图5.63工区布置图图5.64实测阶跃响应每个测点连续观测15 min，对每个站点的两个接收机导出数据进行叠加处理，图5.64给出了测线1部分测点的时域波形，双对数坐标下，3～7测点相比其他点的幅值明显增强，更早的到达时间显示可能存在的高阻异常。
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背景场的抵消-电磁场在海洋中的应用

图8.16局部环境电场干扰消除装置图8.17区域环境电场干扰消除装置消除海洋环境区域干扰。舰船电磁场测量工作尽量在夏季开展，该季节海水均匀性较好，海水电导率可视为常数。图8.18频域抵消效果进一步对两个测点的环境电场数据采取频率分集时域差分和数据重构处理，0.1 Hz以上频段的干扰平滑效果明显，如图8.19所示。
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海洋电磁场异变的特征及应用

通常用某一年的长期变化率来表示该年地磁要素的变化。2）变化磁场的平静变化基本特性。日变化可以利用磁场采集设备进行测量；而季节性变化和周期性变化则需要地磁台站的长时间观察。地磁脉动是具有各种不同形态、周期和振幅的短周期地磁变化。建议利用地磁监测单元对测量过程中的地磁信号进行监测。地磁脉动一般都是由地磁观测台进行监测的。
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海底TEM方法作业示意图及其应用

系统工作示意图如图5.57所示，借助作业船只将偶极-偶极装置放置在海底，发射电偶极发射方波，接收偶极观测的人工场源信号包含了海底以下介质信息。海底阵列用同轴电缆相连接，并在船后一定距离处进行拖曳。电流信号通过同轴电缆向下发送到Tx。受限于同轴电缆规格的限制，方波信号周期为3.36 s，峰峰值仅为±5 A。图5.57TEM方法作业示意图
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