海洋中的電磁場(chǎng)及其應(yīng)用

第1章緒論1

1.1海洋電磁場(chǎng)研究發(fā)展歷程3

1.2海洋電磁場(chǎng)頻段范圍4

1.3海洋電磁場(chǎng)一般性質(zhì)6

1.3.1似穩(wěn)態(tài)近似表征6

1.3.2分布與傳播特性7

1.3.3衰減特性8

1.3.4電性源與磁性源9

1.4主要環(huán)境參量9

1.4.1海水磁導(dǎo)率10

1.4.2海水介電常數(shù)10

1.4.3海水電導(dǎo)率10

1.4.4地磁場(chǎng)12

1.4.5海洋生物14

1.4.6海水與海床分層14

1.5海洋環(huán)境電磁場(chǎng)15

1.5.1天然電磁場(chǎng)15

1.5.2人工電磁場(chǎng)17

1.5.3海洋環(huán)境電磁場(chǎng)基本特性18

1.5.4海洋環(huán)境電磁場(chǎng)典型示例21

1.6海洋電磁場(chǎng)應(yīng)用28

1.6.1物理海洋科學(xué)研究29

1.6.2海洋地質(zhì)地球物理29

1.6.3軍事國(guó)防29

參考文獻(xiàn)30

第2章海洋中電磁場(chǎng)的傳播31

2.1電磁場(chǎng)在分層傳導(dǎo)介質(zhì)中的基本方程33

2.1.1基本方程33

2.1.2電偶極子的電磁場(chǎng)35

2.1.3磁偶極子的電磁場(chǎng)37

2.2電磁波在海洋介質(zhì)中的傳播40

2.2.1深海自由場(chǎng)傳播40

2.2.2淺海多路徑傳播49

2.2.3仿真算例61

2.3水下電磁場(chǎng)在淺海環(huán)境中的傳播規(guī)律和衰減特性66

2.3.1淺海環(huán)境下的多路徑傳播66

2.3.2多路徑各分量衰減特性69

參考文獻(xiàn)74

第3章界面對(duì)海洋電磁場(chǎng)傳播的影響77

3.1界面影響物理機(jī)制79

3.2界面影響理論分析80

3.3界面影響數(shù)值仿真81

3.3.1空氣海水界面影響82

3.3.2海水海床界面影響86

3.4界面影響試驗(yàn)驗(yàn)證89

3.4.1試驗(yàn)過程89

3.4.2驗(yàn)證結(jié)論90

3.5界面影響的修正92

3.5.1海床電導(dǎo)率的影響92

3.5.2基于海床電導(dǎo)率反演的界面修正方法92

3.5.3基于等效系數(shù)的界面影響修正方法98

3.6界面影響修正方法誤差分析100

3.6.1界面影響修正試驗(yàn)驗(yàn)證方法100

3.6.2修正誤差計(jì)算101

參考文獻(xiàn)103

第4章海洋電磁傳感器105

4.1海洋電磁傳感器指標(biāo)技術(shù)體系107

4.1.1電場(chǎng)傳感器指標(biāo)體系107

4.1.2磁場(chǎng)傳感器指標(biāo)體系114

4.2海洋電場(chǎng)傳感器117

4.2.1Ag／AgCl電極117

4.2.2其他類型電極122

4.2.3水下電場(chǎng)傳感器的結(jié)構(gòu)125

4.3海洋磁場(chǎng)傳感器128

4.3.1磁場(chǎng)傳感器的主要類型128

4.3.2感應(yīng)式磁場(chǎng)傳感器129

4.3.3磁通門傳感器136

參考文獻(xiàn)144

第5章海洋電磁法在地球物理勘探中的應(yīng)用147

5.1應(yīng)用簡(jiǎn)介149

5.2海底大地電磁測(cè)深法151

5.2.1方法簡(jiǎn)介151

5.2.2方法原理151

5.2.3應(yīng)用案例157

5.3海洋可控源電磁法164

5.3.1方法簡(jiǎn)介164

5.3.2方法原理164

5.3.3應(yīng)用案例171

5.4海底自然電位法179

5.4.1方法簡(jiǎn)介179

5.4.2方法原理180

5.4.3應(yīng)用案例182

5.5海底直流電阻率法188

5.5.1方法簡(jiǎn)介188

5.5.2方法原理188

5.5.3應(yīng)用案例189

5.6海洋多通道瞬變電磁法192

5.6.1方法簡(jiǎn)介192

5.6.2海上數(shù)據(jù)采集192

5.6.3應(yīng)用案例193

5.7海底瞬變電磁法195

5.7.1方法簡(jiǎn)介195

5.7.2方法原理196

5.7.3應(yīng)用案例197

參考文獻(xiàn)201

第6章目標(biāo)海洋電磁場(chǎng)在軍事中的應(yīng)用205

6.1水中目標(biāo)電磁場(chǎng)的概念207

6.1.1水中目標(biāo)電磁場(chǎng)的定義207

6.1.2水中目標(biāo)電磁場(chǎng)的分類207

6.2水中目標(biāo)電磁場(chǎng)的產(chǎn)生208

6.2.1靜電場(chǎng)208

6.2.2靜磁場(chǎng)211

6.2.3交變電磁場(chǎng)213

6.3水中目標(biāo)電磁場(chǎng)特性214

6.3.1電磁場(chǎng)源的數(shù)學(xué)表征模型214

6.3.2基本特性219

6.4水中目標(biāo)電磁場(chǎng)的模擬225

6.4.1模擬方法225

6.4.2相似準(zhǔn)則227

6.5海床基水下電磁場(chǎng)探測(cè)229

6.5.1回線式探測(cè)裝置229

6.5.2基于傳感器陣列的電磁柵欄231

6.5.3水下電磁探測(cè)網(wǎng)絡(luò)232

6.6水下電磁場(chǎng)浮標(biāo)233

6.6.1應(yīng)用場(chǎng)景233

6.6.2基本組成233

6.6.3工作原理235

6.7航空磁異常探測(cè)235

6.7.1多平臺(tái)組網(wǎng)探測(cè)236

6.7.2低頻電磁場(chǎng)探測(cè)236

6.8綜合物理場(chǎng)引信236

6.9海戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境237

參考文獻(xiàn)237

第7章海洋電磁法儀器239

7.1海底電磁接收機(jī)241

7.1.1簡(jiǎn)介241

7.1.2斬波放大器242

7.1.3采集電路245

7.1.4姿態(tài)測(cè)量模塊246

7.1.5釋放回收系統(tǒng)246

7.1.6高可靠性設(shè)計(jì)247

7.1.7主要技術(shù)指標(biāo)247

7.2拖曳電磁發(fā)射機(jī)248

7.2.1簡(jiǎn)介248

7.2.2甲板監(jiān)控單元249

7.2.3控制單元251

7.2.4發(fā)射天線253

7.2.5主要技術(shù)指標(biāo)254

7.3拖曳電磁接收機(jī)255

7.3.1簡(jiǎn)介255

7.3.2甲板終端256

7.3.3主節(jié)點(diǎn)257

7.3.4從節(jié)點(diǎn)258

7.3.5主要技術(shù)指標(biāo)259

參考文獻(xiàn)260

第8章艦船水下電磁場(chǎng)的測(cè)量263

8.1艦船物理場(chǎng)性能測(cè)量體系265

8.1.1環(huán)境背景干擾場(chǎng)特性266

8.1.2艦船物理場(chǎng)特性267

8.1.3艦船物理場(chǎng)的應(yīng)用與危害269

8.1.4測(cè)量傳感器271

8.1.5艦船測(cè)量條件與環(huán)境272

8.1.6測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)272

8.1.7測(cè)量參數(shù)的規(guī)范化274

8.1.8測(cè)量數(shù)據(jù)的處理275

8.2海洋環(huán)境電磁場(chǎng)276

8.2.1地磁場(chǎng)的異變特性276

8.2.2海浪磁場(chǎng)特性278

8.2.3靜電場(chǎng)環(huán)境背景的干擾特性280

8.2.4低頻電磁場(chǎng)環(huán)境背景的干擾特性280

8.2.5背景場(chǎng)的抵消281

8.3測(cè)量傳感器284

8.3.1磁場(chǎng)傳感器284

8.3.2電場(chǎng)傳感器284

8.4測(cè)量條件與環(huán)境286

8.4.1測(cè)量環(huán)境要求286

8.4.2測(cè)量船要求286

8.4.3被測(cè)船要求287

8.5水下電磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)287

8.5.1測(cè)量方式287

8.5.2水下電磁場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)組成292

8.6電磁場(chǎng)測(cè)量參數(shù)的規(guī)范化295

8.7測(cè)量系統(tǒng)校準(zhǔn)296

8.7.1殼體引起的電場(chǎng)畸變297

8.7.2水下測(cè)量體系數(shù)校準(zhǔn)297

8.7.3海上動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)298

8.8系統(tǒng)測(cè)量誤差分析301

8.8.1系統(tǒng)測(cè)量誤差302

8.8.2定位誤差303

8.8.3深度偏差303

8.8.4正橫偏差304

8.8.5水下傳感器姿態(tài)引起的誤差304

8.8.6降低誤差的方法305

參考文獻(xiàn)305

第9章海洋電磁場(chǎng)應(yīng)用展望307

9.1海洋電磁傳感器的進(jìn)展309

9.2海洋電磁場(chǎng)的拓展應(yīng)用310

9.2.1水下通信310

9.2.2目標(biāo)跟蹤定位310

9.2.3海洋地震海嘯預(yù)報(bào)311

9.2.4海洋污染監(jiān)測(cè)311

9.2.5船舶腐蝕監(jiān)測(cè)311

9.2.6陸地油、水勘探312

參考文獻(xiàn)312