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随着经济建设和社会发展，人类对能源的需求日益增长。然而陆地资源越来越匮乏，人类迫切需要开发海洋资源。因此，研发水下资源探测装置应用于海洋考察工作十分重要。与此同时，海底管道等设施建设必不可少，其维护也至关重要。然而，目前人们普遍应用的水下资源探测装置存在自身局限。利用水下机器人搭载微磁基础传感器勘探海洋资源以及维护海底管道设施成为水下探测领域的新方案。 W' P4 W6 ^( F& G
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 GC-CC-301型高精度微磁基础传感器 % i/ v. ~, ^* U
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 GC-CC-101G磁梯度计 9 ? w' \! K" o3 }) i, A/ G! Z1 R
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传统水下探测装置原理及缺陷
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传统水下探测装置较多利用声波、电磁波等传播和反射原理，包括“声呐”和海洋可控源电磁法等。其中“声呐”全称为声音导航与测距，是一种利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成水下探测和通讯任务的电子设备。模拟拖曳线列阵在信号传输过程中引入的干扰增大；数字传输被动拖曳线列阵随着水听器数目增多，不但增大了水听器信号在声阵段中传输的干扰，而且增加了装配布线的复杂度；数字传输主被动拖曳线列阵的发射分机与船体相互干扰较大，发射强度相对较弱，探测距离也相应较短。 * E3 ~- _8 d8 j2 q' J5 h
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: d8 h( \, g# M) E7 X S 在海洋勘探中常用海洋可控源电磁法。海洋可控源电磁法根据施工方法差异又可以分为浅海拖曳施工和深海固定施工。目前使用的水下拖曳装置通过自身携带的深度传感器、测高仪、姿态传感器等装置实时监测其在水中的位置和姿态，并将监测结果发送给控制中心。由于一些特殊情况会改变数百米长的中性浮力天线在水下的位置和姿态，造成水平电流偶极源的畸变，严重影响测量到的海洋可控源电磁场数据的可靠性，直接影响海洋电磁数据的准确处理和可靠解释。
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基于微磁基础传感器核心技术的水下磁探测系统原理及优势
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) n4 Q+ ^0 Y9 p9 u' t7 b# f' L 磁异常探测理论认为，当磁探测传感器位置与铁磁性目标的距离大于3倍目标几何尺寸时，可以把铁磁性目标简化成磁偶极子模型，不考虑地磁背景场情况下，磁场总强度B大小可以由下列公式计算出来。
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e7 x4 \" j3 w- j. @ 式中， $ V$ j% Q3 A5 r. a9 g
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μ—磁导率； . ~& l0 n; T, o* P- k% l) e
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m—磁偶极子磁矩；
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r—距离； ' |0 g1 N! l: u
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0 H% j4 r* ^! y+ |" P θ—方位。
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s$ N" C# }$ F1 T2 h0 P0 y9 n 它在空间一点P 产生的磁场 Br分布示意图如下图所示：
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2 k2 b# ^& E" o# X 基于磁异常探测原理的水下磁探测系统基于巨磁阻抗效应和轴向采集原理，即敏感材料在较高频率电流的激励下，其阻抗随外界磁场的变化而显著变化，简称GMI（Giant Magneto-impedance）效应；同时磁异常目标含有铁磁性特征（如铁、钴、镍等）材料或电流等，磁场强度大小与目标距离立方成反比关系。利用微磁基础传感器探测铁磁性目标引起的磁异常信息，根据相应的模型算法，可以判断该铁磁性目标的相关特征信息。基于微磁基础传感器核心技术的水下磁探测系统具有高精度、高可靠、快速反应等优点。
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基于微磁基础传感器核心技术的水下磁探测系统属于国内首创，其利用水下机器人安装微磁基础传感器阵列，探测海洋磁异常，从而为航道磁探测、铁矿、石油、地质勘探和海洋环境监测、水下铁磁性目标探测等提供重要信息；还可以对水下管道进行无损扫描磁探伤，应用在海洋资源探测和水下管道探伤领域，提供水下探测领域技术优势。 9 B6 u' R' Q) e( w) r, W, s
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水下机器人搭载国创智能微磁基础传感器探测资源和管道探伤
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海洋资源丰富，同时海底环境恶劣复杂，利用有人潜航器探测资源，往往会出现不可预测的危险。随着科技进步和人工智能的迅猛发展，大多数国家都推行无人水下机器人搭载传感器探测资源，并进行海底设施维护。 . O/ B3 w& c" ?0 M+ }
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# H# }/ e3 { W5 _; [- m5 v& h6 b! }9 o 利用水下机器人搭载国创智能高精度三轴微磁基础传感器可以实时在线探测海洋的矿产、石油等资源，为后续的开采利用提供重要的原始数据。利用国创智能高精度三轴微磁基础传感器探测铁磁性目标引起的磁异常信息，根据相应的模型算法，可以判断该铁磁性目标的相关特征信息。 * O0 V* ~: u: v5 a+ y0 H) S
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同时利用金属磁记忆效应的水下机器人磁探测系统，可以全天候、实时在线对水下管道等进行无损探伤，发现伤痕、裂缝等缺陷即刻发出警报，还可精确定位，并报告给控制终端，以供决策。
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2 A3 ^' a; ^- y6 n. a. N' _6 g 而且为了给水下机器人定位并帮助其返航，可以由水面载体发出定频磁信号，再由水下机器人搭载的国创智能高精度三轴微磁基础传感器接收该信号，然后利用识别定位算法引导水下机器人实现自动返航。
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# I: @, k7 P6 T! z' o( i0 X 水下机器人及相关技术研发对于海洋资源探测和利用意义重大，可以促进海洋事业进步和经济发展。国创智能致力于高分辨率微磁基础传感器研发生产，研发成果应用于水下探测领域，将助力国家海洋事业进步和国民经济发展。
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