深海单拖体瞬变电磁探测装置的制作方法

本实用新型涉及深海探测设备技术领域，具体涉及一种深海单拖体瞬变电磁探测装置。

背景技术：

深海热液多金属硫化物富含Cu、Pb、Zn、Au、Ag等金属元素，赋存于水深1200-3700米的海底，广泛分布于大洋中脊、岛弧和弧后盆地等地质环境。这种矿体堆积在几百米范围内，富而浅，便于海底开采，资源开发前景十分诱人。

随着陆地资源日益枯竭，国际海洋强国对海底矿产资源勘探开发，尤其是国际海底区域的矿产资源开发，表现出了浓厚的兴趣。2011年俄罗斯申请的北大西洋脊硫化物矿区获得了国际海底管理局批准，2012年韩国和法国分别在中印度洋脊和北大西洋中脊获得了硫化物矿区勘探权。2011年中国申请的西南印度洋脊的热液硫化矿区勘探权获准，依据合同，8年后需放弃50％，10年后需放弃75％，可谓时间紧任务重，因此快速有效发现海底热液硫化矿是首要地质任务。

目前而言，海洋可控源电磁法在海底油气层勘探中发挥了重要的作用，将海洋可控源电磁法成功用于深海硫化矿勘探的报道比较少。2005年鹦鹉螺矿业公司对巴布新几内亚专属经济区内的硫化物进行了商业化勘探，并于2013年运用ROV搭载OFEM电磁法对矿区进行了电性评价，取得了良好的效果。Imamura等利用垂直电偶源和水平电偶源海洋瞬变电磁法相配合的方法，得到了海底硫化物覆盖层的电导率以及硫化矿的厚度。2011年，Nakayama等人将同轴的5m×5m的发射接收线圈搭载到ROV(遥控深潜器)，在海底以上1m到10m范围内进行测量，结果表明海洋时域瞬变电磁可以有效探测海底矿体的边界和埋深。2014年，Nakayama等人通过改进线圈测量系统发现海底硫化矿IP响应非常明显。

针对深海特殊勘查环境、海底热液硫化矿“富而浅”的特征以及首要是“发现异常”的地质任务要求，深海探测系统必须是“有效、快速、便于实施”。

相关技术中，公开的一种深海瞬变电磁探测装置的实用新型专利，(专利号：2011203666054)，该装置实现了水下探测的能力，其结构为双拖体结构即：拖曳钢缆拖挂水下仪器舱，水下仪器舱再通过一根中继拖曳缆拖挂水下拖曳单元。

水下拖曳单元内探测线圈对金属反应灵敏，周边金属会对一起造成干扰。使得中继拖曳缆需要较大的长度，以避免水下仪器舱对探测线圈造成干扰。中继拖曳缆的长度过长，致使在船上作业布放与回收探测装置的过程繁琐，并且导致装置的投放深度存在较大的限制；进一步地，布放和回收过程中，中继拖曳缆也存在绞入母船螺旋桨内的风险。

因此，有必要提供一种新的深海单拖体瞬变电磁探测装置解决上述技术问题。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是提供一种深海单拖体瞬变电磁探测装置，以解决现有技术中探测装置的中继拖曳缆的长度过长，导致布放和回收不方便、投放深度受限且存在绞缆风险的技术问题；以解决现有技术中拖体姿态对数据采集的影响。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的深海单拖体瞬变电磁探测装置包括单拖体结构、安装架、径向屏蔽探测测量装置、配重件、拖曳承重头及内部元件，所述安装架与所述径向屏蔽探测测量装置安装于所述单拖体结构内，且所述安装架与所述径向屏蔽探测测量装置分别位于所述单拖体结构的两端，所述配重件与所述安装架连接，所述内部元件安装于所述安装架，所述拖曳承重头设于所述单拖体结构的安装有所述安装架的一端。

优选地，所述安装架为框形的安装架，所述配重件设于所述框形的安装架的一角，以使所述单拖体结构的重心位于所述拖曳承重头的中线上。

优选地，所述单拖体结构为非金属的单拖体结构。

优选地，所述安装架与所述径向屏蔽探测测量装置之间的间距小于1米。

优选地，所述径向屏蔽探测测量装置为多线圈结构的径向屏蔽探测测量装置。

优选地，所述径向屏蔽探测测量装置内设有三自由度自动调平系统。

优选地，所述径向屏蔽探测测量装置内还设有水平姿态检查装置。

优选地，所述内部元件包括水下仪器舱、摄像系统、定位系统及水质监测系统，其中，所述水下仪器舱内设有电源模块、径向屏蔽测量装置控制模块、摄像控制存储模块、定位系统控制模块和水质监测系统控制模块。

本实用新型提供的深海单拖体瞬变电磁探测装置中，所述安装架与所述径向屏蔽探测测量装置安装于所述单拖体结构内，且所述安装架与所述径向屏蔽探测测量装置分别位于所述单拖体结构的两端，所述配重件与所述安装架连接，所述内部元件安装于所述安装架，所述拖曳承重头设于所述单拖体结构的安装有所述安装架的一端，所述拖曳称重头可以与拖曳缆连接，与相关技术中双拖体结构相比，本申请采用单拖体结构，并取消了中继拖曳缆的设置，通过配重件的设置使单拖体结构的重心位于靠近安装架的一端，从而实现单拖体结构的便捷布放与回收，避免了绞缆的风险，且整体式的单拖体结构布放更便捷，进一步提升了装置投放的深度。

附图说明

图1为本实用新型提供的深海单拖体瞬变电磁探测装置的一较优实施例的结构示意图；

图2为图1所示的径向屏蔽探测测量的设计原理图；

图3为本实用新型提供的深海单拖体瞬变电磁探测装置的控制方法的工作流程图。

附图标号说明：

100-深海单拖体瞬变电磁探测装置；

1-安装架、2-配重件、3-拖曳承重头、4-单拖体结构、5-径向屏蔽探测测量装置；

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种深海单拖体瞬变电磁探测装置100。

请参照图1，在本实用新型的一实施例中，深海单拖体瞬变电磁探测装置100，包括单拖体结构4、安装架1、径向屏蔽探测测量装置5、配重件2、拖曳承重头3及内部元件(图未示)，安装架1与径向屏蔽探测测量装置5安装于单拖体结构4内，且安装架1与径向屏蔽探测测量装置5分别位于单拖体结构4的两端，配重件2与安装架1连接，内部元件安装于安装架1，拖曳承重头3设于单拖体结构4的安装有安装架1的一端。

本实用新型提供的深海单拖体瞬变电磁探测装置100中，安装架1与径向屏蔽探测测量装置5安装于单拖体结构4内，且安装架1与径向屏蔽探测测量装置5分别位于单拖体结构4的两端，配重件2与安装架1连接，内部元件安装于安装架1，拖曳承重头3设于单拖体结构4的安装有安装架1的一端，拖曳称重头可以与拖曳缆连接，与相关技术中双拖体结构相比，本申请采用单拖体结构4，并取消了中继拖曳缆的设置，通过配重件2的设置使单拖体结构4的重心位于靠近安装架1的一端，从而实现单拖体结构4的便捷布放与回收，避免了绞缆的风险，且整体式的单拖体结构4布放更便捷，进一步提升了装置投放的深度。

安装架1为框形的安装架1，配重件2设于框形的安装架1的一角，以使单拖体结构4的重心位于拖曳承重头3的中线上，从而更进一步的优化重心的位置，有助于单拖体结构4的布放和回收，并加深其布放的深度。

本实用新型提供的深海单拖体瞬变电磁探测装置100可以投放到离海底高度5米～15米的位置，相关技术中，原双拖体结构投放的离海底高度为30～50米。

本实施例中，单拖体结构4为非金属的单拖体结构4。安装架1与径向屏蔽探测测量装置5之间存在预设的间距；从而避免对径向屏蔽探测测量装置5的干扰，提供探测装置的探测精度。优选地，预设的间距大于或者等于0.5米。

优选地，单拖体结构4的材料可以为玻璃钢和/或PE。

单拖体结构4采用流线型，尾部装有垂直水流翼和水平导流翼。

请参阅图2，径向屏蔽探测测量装置5为多线圈结构的径向屏蔽探测测量装置5。径向屏蔽探测探测测量装置探测原理：其内部多线圈源(三个以上发射线圈)结构，发射线圈的一次磁场的矢量叠加，接收装置接收到纯二次场感应电动势，从而直接提高早期瞬变响应信号的准确度，减小探测盲区。

该技术利用多线圈源结构，例如，三个以上发射线圈的结构，其有效的抵消天线附近金属体在垂向产生的二次场分量，从而达到了消除或者大大减弱天线附近金属体对垂向分量测量影响，从而达到接收装置径向屏蔽效果。

径向屏蔽探测测量装置5内设有三自由度自动调平系统。此系统可以是机械自重式的，也可以是电驱动式的。3自由度的自动调平系统为径向屏蔽探测探测测量装置特有的自动调平机构，自动调平方式不局限以上两种方式。

径向屏蔽探测测量装置5内还设有水平姿态检查装置。水平姿态检查装置用于降低一部分拖体姿态的倾斜角度，尽量让径向屏蔽探测测量装置5达到水平状态。

内部元件包括水下仪器舱、摄像系统、定位系统及水质监测系统，其中，水下仪器舱内设有电源模块、径向屏蔽测量装置控制模块、摄像控制存储模块、定位系统控制模块和水质监测系统控制模块。

拖曳承重头3通过拖曳缆与母船相连，拖曳缆为可以传输通讯和供电的电缆，例如：光电复合铠装缆和/或同轴铠装缆。

拖曳缆与电源模块相连，电源模块用于给径向屏蔽探测测量装置5、摄像系统、定位系统及水质监测系统供电。

摄像系统用于水下视频记录，定位系统用于位置信息标定，水质监测系统用于水质监测记录、径向屏蔽探测测量装置5具有瞬变电磁探测功能，用于解析地形探查。

径向屏蔽测量装置控制模块用于控制径向屏蔽探测测量装置5工作，摄像控制存储模块用于控制摄像系统工作，定位系统控制模块用于控制定位系统工作，水质监测系统控制模块用于控制水质监测系统工作。

请参阅图3，一种深海单拖体瞬变电磁探测装置100的控制方法包括如下步骤：

S01，在近底拖曳位置布放深海单拖体瞬变电磁探测装置；

S02，牵拉拖曳缆以使深海单拖体瞬变电磁探测装置在近底拖曳位置到达预设的深度位置；

S03，获取径向屏蔽探测测量装置的水平倾斜的角度数据，并判断角度数据是否位于预设的允许范围内；

S04，当角度数据位于预设的允许范围内时，启动径向屏蔽探测测量装置，以获取第一探测数据。

本实施例中，角度数据位于预设的允许范围内时，径向屏蔽探测测量装置位于大致的水平状态，水平状态是指径向屏蔽探测测量装置的延伸方向与海平面平行，此时，角度数据为0°。

控制方法还包括如下步骤：

S05，当角度数据不位于预设的允许范围内时，在预设的时间段后，启动径向屏蔽探测测量装置，以获取第二探测数据；

本实施例中，预设的时间段为2分钟。

S06，对第二探测数据进行标注处理，并获取姿态数据；

S07，根据姿态数据对标注处理的第二探测数据进行反演处理。

通过深海单拖体瞬变电磁探测装置的控制方法可以有效的减少使用环境对径向屏蔽探测测量装置的部分影响，当角度数据处于预设的允许范围内时，径向屏蔽探测测量装置启动，并获取第一探测数据，此时的第一探测数据较为准确，不需要进行额外的反演数据处理。

当角度数据不位于预设的允许范围内时，在预设的时间段后，启动径向屏蔽探测测量装置，以获取第二探测数据。使得径向屏蔽探测测量装置不会被耽误。根据姿态数据对标注处理的第二探测数据进行反演处理，以保证测量的精度。

深海单拖体瞬变电磁探测装置的控制方法能够较好保证测量数据不被耽误，并保证测量的精度。

深海单拖体瞬变电磁探测装置的实际使用环境情况非常恶劣，单拖体结构在水下拖曳时，受到拖曳缆拉力变化和底下水流等因素的影响，拖体姿态变化较大，对数据采集和数据反演带来较大影响，反演处理的数据量也非常庞大，因此，可以在径向屏蔽探测探测测量装置内增加一套自动调平系统，来降低一部分拖体姿态角度，尽量让测量装置达到水平状态。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。