海浪对有限深海水磁场影响的研究

发布时间：2020-07-09 23:07

【摘要】：海水的各种较大尺度的运动，如表面波、内波、潮汐和海流等，在地球磁场中都能感应出相应的电磁场。研究海水各种尺度运动所产生的感应电磁场，进而通过电磁测量来了解海水的各种运动，是海洋电磁学研究的一个重要方面。海洋磁力测量基本不受人类活动的电磁噪声干扰，但是受海洋环境的电磁噪声影响较大。本文研究海水运动当中的海浪运动对磁场测量的影响，在实际的海洋磁场测量中，当海浪运动所产生感应电磁场噪声与要检测的目标磁场量级、频带接近时，这些感应磁场噪声就成了不可忽略的干扰源。Weaver针对此问题提出了海浪感应电磁场的数学理论模型，得到了海浪感应电磁场的解析形式，但其研究仅适用于海水无限深的情况，对沿海大陆架有限深海水条件下Weaver模型不具有适用性。而沿海大陆架区域正是人类海洋开发活动密集区，这个水域中磁场测量关系到油藏矿藏勘采、水下管缆检修、渔业水产、导航定位、反潜排雷等国民经济和国家安全重大领域，因而针对有限深海域，排除海浪干扰的精确地磁测量具有重要意义。本文对Weaver理论进行了分析，修正了Weaver模型，建立了有限深水域海浪感应电磁场的数学模型，对有限深水域，特别是海洋大陆架范围内，对海浪运动产生的感应磁场进行求解，得到了感应地磁场与波高、海洋深度等参数的变化规律。以水下机器人为载体，用铯光泵磁力仪在松花湖开展了水中磁场测量实验，实验研究波浪所引起的磁测数据的波动规律，对小船拖拽铯光泵磁力仪所测得的数据进行了分析，详细分析了湖面磁测过程中游艇经过后的数据，游艇过后振幅0.5m左右的波浪会到达传感头，为验证理论模型提供了条件。虽然松花湖是淡水湖，但也有一定的盐度和电导率，依据我们建立的修正的Weaver模型和当地水文条件对湖面地磁场进行了分析计算，与实测地磁数据波动规律进行对比，最后对误差的原因进行了分析。这些研究为海洋磁场实测提供了参考，对海洋磁测中波动数据的解释、反演、减小磁测噪声、提高测量精度有积极的意义。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：P733
【图文】：

电导率,食盐水,横截面积,盐度

倒数便为单位横截面积的电导，叫做电导率，以常而言，横截面积为 A、长为 l 的导电介质的直AlR = ρ义与固体一样，但海水的电导率要复杂的多。其各种粒子的比例会有所不同，电导率值的范大，纯水电导率的值比较低，在 10-5S/m 的量级则其电导率会显著的变大，浓度为 5％的食盐水[19]。有研究测定纯食盐水的电导率，结果表明，/m，浓度为 20％的溶液其电导率值为 18.8S/m。结果显示电导率是温度、盐度的函数。图 2.2 系图，便是 Bein 等人测定的数据绘制的，其中eyl 对各种不同的温度和盐度准确的测定电导率

关系曲线,关系曲线,波高,垂直分量

图 3.2 Bz随 Z 的变化关系曲线所示磁感应强度垂直分量 Bz的最大值的位置在海水中，两侧Bz的大小与波高 a 密切相关，并且随其增加而增加，可以看z量级不大，主要原因是波高较小。图 3.3 Bx随 Z 的变化关系曲线

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图 3.2 Bz随 Z 的变化关系曲线所示磁感应强度垂直分量 Bz的最大值的位置在海水中，两侧Bz的大小与波高 a 密切相关，并且随其增加而增加，可以看z量级不大，主要原因是波高较小。

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