專利名稱：自持式浮標(biāo)地磁日變站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種海洋地球物理調(diào)查裝置，特別是涉及一種自持式浮標(biāo)地磁日變站。
背景技術(shù)：
在地磁測(cè)量中，地磁場(chǎng)的變化除了同地質(zhì)構(gòu)造和巖石磁性有關(guān)外，還同太陽(yáng)引起的地磁場(chǎng)變化有關(guān)。因此，不論是在陸地和海洋地磁測(cè)量中，都必須在距測(cè)區(qū)一定范圍內(nèi)(＜300km)設(shè)立地磁日變觀測(cè)站，對(duì)太陽(yáng)引起的地磁場(chǎng)變化進(jìn)行觀測(cè)。在地磁數(shù)據(jù)處理時(shí)進(jìn)行日變改正，從而消除日變的影響。在遠(yuǎn)海和大洋中的地磁調(diào)查中，由于調(diào)查船遠(yuǎn)離陸地，無(wú)法在有效控制范圍內(nèi)設(shè)立日變觀測(cè)站，這就使得磁測(cè)數(shù)據(jù)的精度大大降低，甚至造成虛假異常，并進(jìn)一步影響到地質(zhì)解釋成果的可信度和真實(shí)性。日變觀測(cè)技術(shù)的落后已成為制約遠(yuǎn)洋磁力測(cè)量精度的主要因素，這對(duì)我國(guó)今后開(kāi)展遠(yuǎn)洋磁測(cè)(如極地調(diào)查、大洋礦產(chǎn)資源調(diào)查等)將產(chǎn)生不利的影響?，F(xiàn)有的地磁日變站(Base StationMagnetometer)是固定于某一位置用以記錄地磁場(chǎng)隨時(shí)間變化的一種磁力儀，目前國(guó)內(nèi)外均有生產(chǎn)，例如加拿大Marine Magnetics公司的SENTINEL，由磁力儀探頭和接收機(jī)組成。現(xiàn)有的地磁日變站都應(yīng)用在陸地上，即使在海洋上進(jìn)行磁力測(cè)量，也只能在陸地上設(shè)立日變觀測(cè)站。目前，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有適合在深水、遠(yuǎn)海調(diào)查的地磁日變觀測(cè)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種適用于遠(yuǎn)海和大洋測(cè)量的自持式浮標(biāo)地磁日變站，它能克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)。
一種自持式浮標(biāo)地磁日變站，有磁力儀探頭、磁力儀接收機(jī)、DGPS接收機(jī)、衛(wèi)星發(fā)報(bào)機(jī)、電源和擴(kuò)展模塊，其特征是磁力儀探頭、磁力儀接收機(jī)、DGPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器、衛(wèi)星發(fā)報(bào)機(jī)電源和擴(kuò)展模塊安裝在浮標(biāo)體內(nèi)的環(huán)型屏蔽無(wú)磁的金屬容器中；浮標(biāo)體底部連接一個(gè)重物；浮標(biāo)體的上面裝有護(hù)欄；磁力儀探頭保護(hù)罩焊接在浮標(biāo)體上，磁力儀探頭保護(hù)罩的頂部裝有發(fā)報(bào)天線和DGPS天線，DGPS接收機(jī)的輸出端口通過(guò)串口線與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器的COM2輸入端口連接；發(fā)報(bào)機(jī)的輸入端口與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器的COM4輸出端口連接；擴(kuò)展模塊的輸出端口通過(guò)串口線與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器的輸入端口COM3連接；數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器的串行輸入端口COM1與磁力儀接收機(jī)的輸出端口連接；串行輸入端口COM2與DGPS接收機(jī)的輸出端口連接；串行輸入端口COM3與擴(kuò)展模塊的輸出端口連接；串行輸出端口COM4與衛(wèi)星發(fā)報(bào)機(jī)的輸入端口連接；磁力儀接收機(jī)的輸出端口通過(guò)串口線與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器的COM1輸入端口連接。
本實(shí)用新型將磁力儀、DGPS、衛(wèi)星發(fā)報(bào)機(jī)和電源集成在浮標(biāo)體上，適合在深水、遠(yuǎn)海調(diào)查，可實(shí)時(shí)采集并發(fā)送磁力數(shù)據(jù)和DGPS數(shù)據(jù)，提高海洋磁力調(diào)查的精度；本實(shí)用新型還提供了擴(kuò)展模塊，提高了浮標(biāo)地磁日變站的綜合利用能力，可以更廣泛收集海洋環(huán)境資料；浮標(biāo)體內(nèi)采用環(huán)行屏蔽設(shè)計(jì)，可以克服其它電子儀器對(duì)磁力儀探頭的影響。


附圖1為本實(shí)用新型的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的浮標(biāo)體1起載體的作用，磁力儀探頭8、磁力儀接收機(jī)9、DGPS接收機(jī)10，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器11、衛(wèi)星發(fā)報(bào)機(jī)12和擴(kuò)展模塊13都安裝在浮標(biāo)體1中。為增強(qiáng)浮標(biāo)的穩(wěn)定性，浮標(biāo)體1底部通過(guò)鐵鏈7連接一個(gè)重物6；為便于收放，浮標(biāo)體1的上面裝有護(hù)欄2；磁力儀探頭保護(hù)罩3焊接在浮標(biāo)體1上，它的頂部裝有發(fā)報(bào)天線4和DGPS天線5。DGPS天線5和DGPS接收機(jī)10通過(guò)一根同軸電纜連接組成DGPS定位儀；DGPS接收機(jī)10的輸出端口通過(guò)串口線與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器11的COM2輸入端口連接。衛(wèi)星發(fā)報(bào)機(jī)12與發(fā)報(bào)天線4通過(guò)同軸電纜連接，發(fā)報(bào)機(jī)12的輸入端口與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器11的COM4輸出端口連接。擴(kuò)展模塊13的輸出端口通過(guò)串口線與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器11的輸入端口COM3連接。電源14的正極用導(dǎo)線分別連接DGPS接收機(jī)10、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器11、衛(wèi)星發(fā)報(bào)機(jī)12和擴(kuò)展模塊13的正極；電源14的負(fù)極用導(dǎo)線分別與DGPS接收機(jī)10，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器11、衛(wèi)星發(fā)報(bào)機(jī)12和擴(kuò)展模塊13的負(fù)極。磁力儀接收機(jī)9有自己的電源。海洋地球物理調(diào)查一個(gè)航次的時(shí)間通常都在一個(gè)月以上，因此本實(shí)用新型采用高性能、大容量的蓄電池作電源。所述的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器11為已有的單片機(jī)，它由一個(gè)低功耗的嵌入式智能集成芯片(CPU)、外部非易失性存儲(chǔ)器和一個(gè)多串口卡所組成。數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器11具有三個(gè)串行輸入端口COM1、COM2和COM3，有一個(gè)串行輸出端口COM4。COM1與磁力儀接收機(jī)9的輸出端口連接；COM2與DGPS接收機(jī)10的輸出端口連接；COM3與擴(kuò)展模塊13的輸出端口連接；COM4與衛(wèi)星發(fā)報(bào)機(jī)12的輸入端口連接。數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器11可每一分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間采集一次磁力數(shù)據(jù)和DGPS定位數(shù)據(jù)。采集到的磁力和定位數(shù)據(jù)由CPU處理后，除傳送至衛(wèi)星發(fā)報(bào)機(jī)12外，還應(yīng)由外部非易失性存儲(chǔ)器保存?zhèn)浞?。為了能完全保存日變站工作期間的所有數(shù)據(jù)，應(yīng)該選擇能夠驅(qū)動(dòng)大容量存儲(chǔ)器的具有存儲(chǔ)器擴(kuò)展內(nèi)核的CPU。為了節(jié)約電源能量，CPU平時(shí)處于空閑模式，每分鐘被喚醒一次，接收數(shù)據(jù)并完成相應(yīng)處理工作后，再次進(jìn)入空閑模式。衛(wèi)星發(fā)報(bào)機(jī)12將數(shù)據(jù)采集器11接收的磁力值和定位信息進(jìn)行調(diào)制編碼加密，采用特定頻率傳送到國(guó)際海事衛(wèi)星。數(shù)據(jù)傳送周期可以選擇，最短周期為1秒鐘，為節(jié)約衛(wèi)星使用費(fèi)用和電源能量，可以選擇選擇一個(gè)較長(zhǎng)的發(fā)送周期，例如一天發(fā)送一次。磁力儀是用來(lái)記錄地磁場(chǎng)變化的儀器，它由磁力儀探頭8和磁力儀接收機(jī)9組成，磁力儀探頭8每分鐘極化一次，以此來(lái)降低系統(tǒng)的功耗，磁力儀接收機(jī)9采集磁力數(shù)據(jù)并通過(guò)RS-232串口將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到數(shù)據(jù)采集器11。為了適用于遠(yuǎn)海和大洋地磁調(diào)查的需要，本實(shí)用新型采用了廣域DGPS以提高定位的精度，其DGPS天線5位于浮標(biāo)體1的外部，用以接收衛(wèi)星的定位信息，而DGPS接收機(jī)10則置于浮標(biāo)的內(nèi)部。DGPS接收標(biāo)準(zhǔn)的NMEA0183格式的數(shù)據(jù)，包含GGA和RMC信息，通過(guò)RS-232串口將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。浮標(biāo)體1是本浮標(biāo)式地磁日變站的載體，由于磁力測(cè)量的特殊性，首先要求浮標(biāo)體1本身是無(wú)磁的；是嚴(yán)格密封的；除天線4、5外，所有的電子儀器都均勻分布在浮標(biāo)體1內(nèi)環(huán)型屏蔽無(wú)磁的金屬容器(圖中未畫(huà)出)中，以消除電子儀器對(duì)磁力儀探頭8的影響。
在開(kāi)展遠(yuǎn)海或大洋磁力測(cè)量之前，首先要根據(jù)已有的資料，包括地磁場(chǎng)和海流的情況，在調(diào)查海區(qū)或附近選擇地磁場(chǎng)背景相對(duì)比較平靜，海流較小的海域，投放本自持式浮標(biāo)地磁日變站；在整個(gè)測(cè)量進(jìn)行的過(guò)程中，本浮標(biāo)地磁日變站都在自動(dòng)記錄地磁場(chǎng)的變化和DGPS定位數(shù)據(jù)，發(fā)報(bào)機(jī)每隔半小時(shí)將數(shù)據(jù)發(fā)送到海洋衛(wèi)星并傳送到調(diào)查船上的接收裝置，以供調(diào)查船上的工作人員隨時(shí)掌握浮標(biāo)的工作狀態(tài)和所在位置等信息；測(cè)量結(jié)束后，再根據(jù)日變站傳回的位置信息，調(diào)查船到相應(yīng)的海區(qū)將本日變站回收，然后返航。
本實(shí)用新型還可以通過(guò)擴(kuò)展模塊13搭載其他類型的傳感器，如溫度、鹽度、深度、氣壓等，擴(kuò)展模塊可以廣泛收集資料，為海洋科學(xué)研究提供寶貴的數(shù)據(jù)，同時(shí)也提高了本實(shí)用新型的綜合利用能力。擴(kuò)展模塊13提供一個(gè)RS-232串口連接到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集器11的COM3輸入端口，可以根據(jù)具體工作的要求添加相應(yīng)的儀器設(shè)備。
用本實(shí)用新型進(jìn)行海洋地磁測(cè)量時(shí)，可以將它投放在測(cè)區(qū)的附近，自動(dòng)記錄地磁場(chǎng)的變化，測(cè)量結(jié)束后再將其回收，利用浮標(biāo)地磁日變站記錄的地磁日變資料對(duì)地磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行改正，就可以大大提高海洋地磁測(cè)量的精度。
本實(shí)用新型的電子部件都是已有的，它們的電路都是已知的，它們的連接關(guān)系已作了說(shuō)明，因此本實(shí)用新型的電路就無(wú)需再說(shuō)明了。
權(quán)利要求1.一種自持式浮標(biāo)地磁日變站，有磁力儀探頭(8)、磁力儀接收機(jī)(9)、DGPS接收機(jī)(10)、衛(wèi)星發(fā)報(bào)機(jī)(12)、電源(14)和擴(kuò)展模塊(13)，其特征是磁力儀探頭(8)、磁力儀接收機(jī)(9)、DGPS接收機(jī)(10)、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器(11)、衛(wèi)星發(fā)報(bào)機(jī)(12)和擴(kuò)展模塊(13)安裝在浮標(biāo)體(1)內(nèi)的環(huán)型屏蔽無(wú)磁的金屬容器(15)中；浮標(biāo)體(1)底部連接一個(gè)重物(6)；浮標(biāo)體(1)的上面裝有護(hù)欄(2)；磁力儀探頭保護(hù)罩(3)焊接在浮標(biāo)體(1)上，磁力儀探頭保護(hù)罩(3)的頂部裝有發(fā)報(bào)天線(4)和DGPS天線(5)，DGPS接收機(jī)(10)的輸出端口通過(guò)串口線與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器(11)的COM2輸入端口連接；發(fā)報(bào)機(jī)(12)的輸入端口與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器(11)的COM4輸出端口連接；擴(kuò)展模塊(13)的輸出端口通過(guò)串口線與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器(11)的輸入端口COM3連接；數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器(11)的串行輸入端口COM1與磁力儀接收機(jī)(9)的輸出端口連接；串行輸入端口COM2與DGPS接收機(jī)(10)的輸出端口連接；串行輸入端口COM3與擴(kuò)展模塊(13)的輸出端口連接；串行輸出端口COM4與衛(wèi)星發(fā)報(bào)機(jī)(12)的輸入端口連接；磁力儀接收機(jī)(9)的輸出端口通過(guò)串口線與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器(11)的COM1輸入端口連接。
專利摘要一種自持式浮標(biāo)地磁日變站，其特征是磁力儀探頭、磁力儀接收機(jī)、DGPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器、衛(wèi)星發(fā)報(bào)機(jī)電源和擴(kuò)展模塊安裝在浮標(biāo)體內(nèi)的環(huán)型屏蔽無(wú)磁的金屬容器中；浮標(biāo)體的上面裝有護(hù)欄；磁力儀探頭保護(hù)罩焊接在浮標(biāo)體上，磁力儀探頭保護(hù)罩的頂部裝有發(fā)報(bào)天線和DGPS天線，DGPS接收機(jī)的輸出端口通過(guò)串口線與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器的COM2輸入端口連接；發(fā)報(bào)機(jī)的輸入端口與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器的COM4輸出端口連接；擴(kuò)展模塊的輸出端口通過(guò)串口線與數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集器的輸入端口COM3連接；本實(shí)用新型適合在深水、遠(yuǎn)海調(diào)查，可實(shí)時(shí)采集并發(fā)送磁力數(shù)據(jù)和DGPS數(shù)據(jù)，提高海洋磁力調(diào)查的精度。
文檔編號(hào)G01V3/00GK2872384SQ20062008144
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2006年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者劉晨光, 劉保華, 裴彥良, 韓國(guó)忠, 梁瑞才 申請(qǐng)人:國(guó)家海洋局第一海洋研究所