水下地磁测量中干扰消除方法的研究

　　0　引言

　　潜艇在水下利用地磁导航时,必须要测量潜艇所在位置的地磁场。由于潜艇本身具有比较复杂的磁特性,所以磁场传感器安装在潜艇上时会受到很大的干扰。为了能够消除或抑制潜艇自身磁场的干扰,精确测量地磁场,必须要了解干扰磁场的来源、特性,并找出消除或抑制干扰磁场的方法。

　　1　干扰磁场的种类

　　潜艇上的干扰磁场主要有静磁场、超低频电磁场、腐蚀相关磁场(CRM)和杂散磁场等。

　　1·1　静磁场

　　潜艇产生的静磁场可以分为固有磁场和感应磁场。固有磁场是建造潜艇所用钢材在地磁场中长期磁化和潜艇建造过程中的各种作用而形成的,可以通过对艇身进行定期的消磁处理降低,使其只占到总静磁场的千分之几,所以一般不加考虑。感应磁场是潜艇在地磁场中磁化后感应产生的磁场,是潜艇静磁场的主要组成部分。感应磁场随潜艇的方位和在地球磁场中的位置而变化。

　　1·2　超低频电磁场

　　在潜艇建造过程中通常需要使用异种金属,这很容易形成流经艇身的电流。例如,在钢质艇身和青铜螺旋桨之间会形成电场偶极,这种偶极会在沿艇身、海水、螺旋桨、轴承和密封装置的通路上产生电流,引起艇身的腐蚀。为了减轻腐蚀,通常采用牺牲阳极阴极保护系统和外加电流阴极保护系统。当潜艇上外加电流阴极保护系统中使用的电源滤波不充分时,会产生超低频的干扰磁场[1-2]。

　　1·3　杂散磁场

　　杂散磁场的来源包括:①由于设备故障或电气设备的设计、安装、维护不合理,在艇身上形成的电磁场;②潜艇上转动的电子设备产生的固有磁场辐射;③导电的艇身在地球磁场中运动产生的杂散电流所形成的电磁场。但总的来说,对于钢质艇身而言,这类干扰比其它类型的干扰要小得多[1]。

　　1·4　腐蚀相关磁场(CRM)

　　与腐蚀有关的磁场是由海水中的阳极和艇身阴极之间电化学作用产生的腐蚀电流造成的。电流从潜艇周围的海水中流过并返回艇身,并在周围产生磁场,这种磁场与潜艇材料和海洋环境有关[1]。

　　2　干扰磁场的特性

　　由于各种干扰磁场的产生机理不一样,所以各种干扰磁场必然有不同的特性。由于干扰磁场的来源复杂,相关因素也比较不确定,所以要在幅值上把干扰磁场信号从测量磁场信号上分离出来比较困难,但通过分析,发现这些干扰信号具有不同的频率特性:

　　1)潜艇上的静磁场和腐蚀相关磁场(CRM)产生的磁场通常频率都低于0·01Hz;

　　2)超低频磁场的主要来源电流都受到螺旋浆旋转速度的调制,频率范围一般在1~60Hz[3];