海洋重磁勘探仪器简介

　２０１１年１０月 物　探　装　备第２１卷　第５期

海洋重磁勘探仪器简介

叶宇星＊　冀连胜　刘天将

（东方地球物理公司综合物化探处，河北涿州０７２７５０）

摘 要

叶宇星，冀连胜，刘天将．海洋重磁勘探仪器简介．物探装备，２０１１，２１（５）：３０８～３１２

东方地球物理公司综合物化探事业部于２００４年、２００５年先后引进了先进的海洋重磁勘探仪器———Ｌ＆Ｒ　Ｓ－Ⅱ型海洋重力仪和Ｇ－８８２型海洋磁力仪。经过多年的实际应用与探索，目前已形成了较完善的海洋重磁勘探技术。本文主要介绍Ｌ＆Ｒ　Ｓ－Ⅱ重力仪及Ｇ－８８２磁力仪两套仪器的软硬件设备及使用、维护技术。

关键词　海洋勘探　Ｌ＆Ｒ　Ｓ－Ⅱ重力仪　Ｇ－８８２磁力仪

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

Ｙｅ　Ｙｕｘｉｎｇ，Ｊｉ　Ｌｉａｎｓｈｅｎｇ　ａｎｄ　Ｌｉｕ　Ｔｉａｎｊｉａｎｇ．Ｂｒｉｅｆ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｒｉｎｅ　ｇｒａｖｉｔｙ　ａｎｄ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．ＥＧＰ，２０１１，２１（５）：３０８～３１２

Ｆｒｏｍ　２００４ｔｏ　２００５，ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｏｆ　ＢＧＰ　ｈａｄ　ｐｕｒｃｈａｓｅｄ　ｔｈｅ　ｌａｔｅｓｔ　ａｄ－ｖａｎｃｅｄ　ｍａｒｉｎｅ　ｇｒａｖｉｔｙ　ａｎｄ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　ｃａｌｌｅｄ　Ｌ　＆Ｒ　Ｓ－Ⅱｔｙｐｅ　ｍａｒｉｎｅ　ｇｒａｖｉｍｅｔｅｒ　ａｎｄ　Ｇ－８８２ｃｅｓｉｕｍ　ｍａｒｉｎｅ　ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ．Ａｆｔｅｒ　ｍａｎｙ　ｙｅａｒｓ　ｏｆ　ｆｉｅｌｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｈａｓ　ａｃｑｕｉｒｅｄ　ｂｅｔｔｅｒ　ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ　ｏｆｍａｒｉｎｅ　ｇｒａｖｉｔｙ　ａｎｄ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｃｏｎｓｉｓｔａｎｔ　ａｓｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｔｉｐｓ　ａｎｄ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｉｓ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｍａｒｉｎｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，Ｌ＆Ｒ　Ｓ－Ⅱｔｙｐｅ　ｍａｒｉｎｅ　ｇｒａｖｉｍｅｔｅｒ，Ｇ－８８２ｃｅｓｉｕｍ　ｍａｒｉｎｅ　ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ

进入２１世纪，电子技术、计算机技术、新型材料及新型制造工艺都得到了迅猛发展。受益于这些基础技术的进步，涌现出了一批先进的海洋重力和磁力勘探测量仪器。这些仪器具有以下特点：高度电子化、自动化、轻便化及较高的测量精度等。Ｌ＆ＲＳ－Ⅱ型海洋重力仪及Ｇ－８８２型海洋磁力仪就是先进的海洋重、磁勘探仪器的典型代表。

１　Ｌ＆Ｒ　Ｓ－Ⅱ型海洋重力仪

１．１　Ｌ＆Ｒ　Ｓ－Ⅱ型海洋重力仪简介

Ｌ＆Ｒ　Ｓ－Ⅱ型海洋重力仪（图１）是原美国Ｌａ－ｃｏｓｔｅ　＆Ｒｏｍｂｅｒｇ公司开发生产的新产品。该型重力仪于２００１年研制成功，并于２００２年９月交付了第一台可用于实际生产的仪器。

Ｌ＆Ｒ　Ｓ－Ⅱ重力仪是在原有的Ｓ型海洋重力仪的基础上发展而来的，它采用了全新的数字化重力仪传感器，其所有部件均装在一个机柜中，使仪器体积更小（体积减小了４８％）、重量更轻（

重量减少

图１　Ｌ＆Ｒ　Ｓ－Ⅱ型海洋重力仪

＊叶宇星，男，１９８０年出生，工程师。２００３年毕业于中国地质大学（北京）勘查技术与工程专业，目前主要从事重磁数据的处理与解释工作。

　第２１卷　第５期叶宇星等：海洋重磁勘探仪器简介３０９

了４０％）、结构更加紧凑。仪器采用常见的零长弹簧系统、气泵强阻尼和ＣＰＩ电路技术，以及依靠数控系统控制的光纤陀螺平台等；还采用了全自动的采集数据记录及监视系统，保证了仪器在无人操作的情况下也可安全可靠运行，仪器参数见表１所列。

表１　Ｌ＆Ｒ　Ｓ－Ⅱ的主要技术指标

项　目技术指标

传感器范围１２　０００ｍＧａｌ（全球）

零 漂＜３ｍＧａｌ每月

温度设定４６℃～５５℃

平台纵摇±２２°

平台横摇±２５°

平台周期４～４．５ｍｉｎ

分辨率０．０１ｍＧａｌ

静态重复性０．０５ｍＧａｌ

海上精度＜１．０ｍＧａｌ

工作温度０℃～４０℃

储藏温度－３０℃～５０℃

额定功率平均２４０Ｗ，最大４５０Ｗ

１．２　Ｌ＆Ｒ　Ｓ－Ⅱ型海洋重力仪软硬件功能

相对于老型号仪器，新一代仪器在传感器方面还有一项重大改进，即加热器改为在高频下对传感器进行均衡加热。仪器的数据测量是测摆运移速率，杠杆无需调零；开摆与锁摆采用全自动电路操作。仪器采用ＰＣ１０４工业计算机（见图２）控制整个系统，有两个串口，一个用于连接外部ＧＰＳ定位设备，获得实时的定位、航向、航速等信息以便实时计算厄特沃什改正值；而另一个用于原始数据输出。

新一代仪器采用了第三代高性能光纤陀螺（Ｆ

ＯＧｓ）；相比于老式的电－机

械陀螺，其寿命更长，

超过５０　０００ｈ，且ＦＯＧｓ不需要特殊加温和恒温即可进入最佳状态，比以前的陀螺更适用于实际生产。

该系统主要有两套软件：Ｓｅａ＿ＳｙｓⅡ和ＳＥＡ－ＬＯＧ。ＰＣ１０４工业计算机采用了ＭＳ　Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００操作系统平台，Ｓｅａ＿ＳｙｓⅡ即安装于该平台之上。它是一套全自动的控制软件，用于控制整个重力仪系统，包括重力传感器和稳定平台。Ｓｅａ＿ＳｙｓⅡ软件主界面如图３所示。

图２　仪器控制系统面板（上）及内部结构（下）

图３　Ｓｅａ＿ＳｙｓⅡ软件主界面

其具体功能如下：

（１）与ＤＳＰ平台控制器进行数据通讯；

（２）以２ｋＨｚ的频率采集来自加速度计的信号并处理成电压值，然后送给扭矩马达用于调平稳定平台；

（３）以２ｋＨｚ的频率采集摆的信号；

（４）通过串口接收ＧＰＳ信号并做相应的处理；

（５）控制并调节弹簧张力马达；

（６）对数据进行滤波；

（７）计算Ｅｏｔｖｏｓ校正值；

（８）计算总校正值及重力值；

（９）计算交叉耦合校正值及五个方向的交叉耦合改正参数；

（１０）使用重力传感器的格值标定数据；