[发明专利]基于磁芯线圈的水面/水下目标的探测系统

说明书

技术领域

本发明属于电磁感应探测技术领域，具体涉及一种利用磁芯线圈的电磁感应探测技术实现对水面/水下移动目标的侦测。

背景技术

目前，世界各国探测水下目标的主要手段是声纳，但是随着潜艇静音技术的提高以及小型潜航器的发展，声纳探测变得更加困难。而不论水下、还是水面目标，由于大量采用磁性材料，其磁性难以消除。在水底铺设磁芯线圈传感器，当磁性目标通过传感器附近时会扰动磁场分布，使得磁芯线圈的磁通量发生异常变化，从而在磁芯线圈上产生感应电压信号，将该信号检测出，并利用小波分析等信号处理手段将检测信号中的海洋背景干扰排除，从而达到识别磁性动目标的目的。

此外，磁芯线圈还可以探测无磁目标，因为无磁目标在运动过程中必然会扰动海水，导电介质的异常扰动也必然产生磁异常信号。

声纳是利用声波在水下的传播特性，通过电声转换和信息处理，完成水下目标测距、定位的一种技术。声纳探测存在其固有的缺点：主动式声纳往往因为容易将其本身的位置暴露给对方，而使军方采用时有所顾忌；被动式声纳只有在目标发出相对较大的噪声时，才能对其进行探测，确定声源位置，并鉴别是否为被测目标发出的。

机载磁探仪可用于探测水下目标。反潜直升机在巡逻时，其尾部吊装磁探仪(一种测量磁感强度的磁强计)；发现磁力分布异常后，就近飞2条正 交的航线，立刻就可以测量出潜艇的位置、深度和吨位。该技术相对于声纳具有定位精度高、不受浅海复杂环境影响等优点，但是作用距离短，一般只有几百米，对小型、弱磁目标难以探测，对磁强计的精度要求很高，无法长期、实时、隐蔽监测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于磁芯线圈的水面/水下目标的探测系统，该探测系统基于法拉第电磁感应定律，通过在水底等间距铺设磁芯感应线圈，当水下移动磁性目标经过感应线圈上方或附近区域时，引起线圈内磁通量的变化，磁通的变化在感应线圈两端产生感生电动势，通过对感生电动势的分析，可以实现对水下移动目标的持续被动侦测。

本发明的另一目的在于提供一种基于磁芯线圈的水面/水下目标的探测系统方法，该方法能够实现对水面或水下的移动目标(包括无磁目标)实施不间断地侦测，判断目标特性，发出相应提示和预警信号。

此外，本发明的再一目的在于提供一种磁芯线圈在水面/水下目标探测中的应用。该应用通过多个磁芯线圈在水中或水底的配合设置，实现了水面/水下目标的移动探测。

本发明采用了如下的技术方案：

一种基于磁芯线圈的水面/水下目标的探测系统的探头部分，包括在待探测的水下区域内等间距平行铺设的若干磁芯感应线圈组。其中，每个磁芯感应线圈组通过主线缆独立连接到陆地的信号处理系统，信号处理系统对采集的各感应电压信号进行处理，确定目标的位置、移动速度与磁性大小的数据信息，并据此数据信息进行提示或预警。

其中，每个磁芯感应线圈组包含若干(大于等于2)平行且等间距铺设的磁芯线圈对，每个磁芯线圈对包含3个(Cxn，Cyn，Czn)互相垂直但不相连的细长圆柱形磁芯线圈，所有磁芯线圈对的同方向铺设磁芯线圈 (Cx1～Cxn；Cy1～Cyn；Cz1～Czn)串联设置，绕线方向也必须一致。

其中，每个磁芯线圈组内的磁芯线圈对的铺设方向与磁芯线圈组的铺设方向一致。

其中，每个磁芯线圈组内的线圈Cx1～Cxn和Cy1～Cyn均处于海底，且水平铺设，线圈Cz1～Czn竖直扎进海底，上端与水平铺设线圈所在平面齐平。

其中，磁芯线圈为带坡莫合金磁芯的螺绕线圈，呈细长圆柱形。

其中，磁芯线圈的长度L在400mm～2000mm取值，坡莫合金磁芯直径在10mm～80mm之间取值，且长径比L/d必须大于25，磁芯线圈绕线匝数在2000～30000之间取值。

其中，水面/水下目标为移动的磁性目标或无磁目标。

其中，所述水面/水下目标为潜水艇、鱼雷、无人潜航器、蛙人、大型水下动物、水面船舶等。

本发明可用于水下目标探测、预警，尤其是低噪声、小型、无磁目标，以及港口船舶流量统计等方面。