水下重磁探测系统研发及理论探索 陈洁 科学出版社 PDF电子教材 PDF电子书 大学教材电子版 电子课本 网盘下载(价值548元)【高清非扫描版】(2023年06月)

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图书简介:

本书是国家重点研发计划“深水油气近海底重磁高精度探测关键技术”项目(2016YFC0303000)研究成果和中国地质调查成果,主要描述了研制水下动态重力测量和水下三分量磁力测量的设备系统,探索水下重磁测量的技术体系,建立水下重磁理论,利用近海底的重力测量和三分量磁力测量成果构建区域的三维立体重磁场,可以解决深水及复杂油气构造、超深水和极地等环境下油气勘探与开发等问题。本书不但能够提供认识海洋的地球物理依据,获得海洋地球物理环境中重力场、磁场的基础数据,而且为海洋地质研究、深水及复杂油气构造环境下的油气勘探开发等领域提供了更加高效、精准的探测手段和成果。

目录:

前言
第一章 海洋环境的重磁场响应及其对测量的影响 1
第一节 海洋介质的物理属性与运动理论 1
一、海洋介质的物理属性 1
二、海洋介质运动的基本理论 6
第二节 海洋介质多尺度时空运动重磁场响应的基本理论 13
一、重力场响应理论 13
二、磁场响应理论 14
三、重力场响应的计算方法 17
四、磁场响应计算方法 23
第三节 海浪的仿真模拟 28
一、海浪描述的基本参数 28
二、海浪频谱 29
三、海浪的仿真模拟方法 35
四、海浪的仿真模拟实验 38
第四节 基于海浪模型的磁力响应特征 47
一、海浪磁力响应的计算方法 48
二、静态测量状态下海浪的磁力响应特征 55
三、动态测量状态下海浪的磁场响应特征 63
四、海浪影响的消除方法 67
第二章 海洋水下位场转换理论与方法技术 68
第一节 稳定向下延拓的方法 68
一、波数域迭代法 69
二、泰勒级数迭代法 70
三、水平导数迭代法 70
四、3阶 Adams-Bashforth 公式法 71
五、等效源法 72
六、稳定向下延拓算法模型试验 73
第二节 约束向下延拓算法研究 79
一、约束延拓原理 79
二、约束向下延拓算法模型实验 81
三、曲面延拓模型实验 84
第三节 延拓前各项校正 85
一、正常场校正 86
二、高度校正 86
三、测点自由空间的重力异常 87
四、中间层校正 88
五、水体校正 88
第三章 水下动态重力测量系统 92
第一节 概述 92
第二节 捷联式重力仪测量的数学模型及误差 94
一、捷联式重力测量的数学模型 94
二、水下重力测量的误差模型 95
三、重力传感器误差的特性分析 95
四、姿态测量误差的特性分析 96
五、系统位置误差的影响分析 97
六、速度误差的影响分析 98
七、加速度误差的影响分析 99
八、时间同步误差的影响 99
九、偏心改正误差的影响 100
十、误差分配 100
第三节 设计方案 101
一、功能 101
二、总体设计框图 101
三、组成 102
四、重力仪对外接口 109
第四节 重力仪结构设计 111
一、设计原则 111
二、相关规定 111
三、IMU 组件结构设计 112
四、传感器箱温控部分结构设计 112
五、电气箱结构设计 113
六、空气环境工作条件下外温控结构设计 114
七、系统整体装配关系 114
八、接口部分结构设计 114
九、结构设计确认方法 115
第五节 系统热分析116
一、热分析目标 116
二、系统结构布局 117
三、设备在水面工作状态的热分析仿真 117
四、设备在水下工作状态的热分析仿真 124
第六节 电气系统设计 130
一、电气功能模块的划分 130
二、数据采集与导航计算机 130
三、二次电源组件 144
第七节 软件设计 147
一、FPGA 软件及固件设计147
二、数据记录软件设计 161
三、数据处理软件 165
第八节 水下重力测量算法设计 168
一、算法设计 168
二、SINS/DVL 组合导航运算 173
第九节 关键技术解决方案 177
一、水下动态重力仪的环境适应性改进 177
二、水下高精度测速定位和垂直加速度测量技术 179
三、捷联式重力测量数据处理方法 180
第十节 水下动态重力测量系统质量保证计划 191
一、可靠性方案 191
二、维修性方案 193
三、综合保障方案 195
四、测试性方案 196
五、安全性措施 196
六、环境适应性方案 196
七、标准化方案 197
八、电磁兼容性方案 197
九、人-机-环设计 198
第十一节 捷联式水下动态重力测量系统试验 199
一、湖泊试验 199
二、海上试验 212
第四章 水下三分量磁力测量系统 213
第一节 概述 213
第二节 技术方案 214
一、磁通门传感器技术研究 214
二、磁通门传感器误差补偿技术研究 216
三、载体磁干扰补偿技术研究 218
四、高精度磁力仪采集控制记录系统研制 222
五、主要器件选用计划 222
第三节 详细技术设计 223
一、基架结构 224
二、磁通门传感器 226
三、数采通信模块 228
四、串口转网口模块 235
五、上位机设计及使用 235
第四节 水下三分量磁力仪的定位定向方法 241
一、坐标系与坐标转换 241
二、水下自主无源定位 243
三、水下初始对准 248
第五节 三分量磁力仪的捷联姿态测量系统的姿态算法研究 257
一、水下姿态计算 257
二、姿态测量系统试验研究 260
三、室内外试验姿态算法验证 266
四、结论 270
第六节 水下三分量磁力探测系统的软件设计与开发 270
一、软件需求 271
二、运行环境 271
三、三分量磁力测量软件系统设计 275
第七节 方案评价及风险分析 282
第八节 水下三分量磁力探测系统的质量范围 282
第九节 水下三分量磁力测量系统的试验验证 289
一、水布垭湖试 290
二、海上试验 293
第五章 深水重磁勘探载体系统 294
第一节 概况 294
一、概述 294
二、关键技术 294
第二节 技术要求 295
一、工作原理 295
二、工作过程 295
三、基本技术指标 296
第三节 流体动力特性数值仿真 296
一、数值水洞技术简介 296
二、利用数值水洞进行黏性类流体动力参数数值仿真的方法 296
三、附加质量数值仿真方法 298
第四节 航行器外形及主要参数 299
一、流体动力外形 299
二、主要外形参数 299
第五节 网格模型 300
第六节 计算结果及分析 302
一、坐标系定义 302
二、参数定义 303
三、计算结果及数据处理 304
第七节 系统组成 341
第八节 拖体结构设计 341
一、总体设计 341
二、定深拖体 343
三、探测拖体 349
四、定深拖体密封舱 355
五、探测拖体密封舱 358
六、重力仪密封舱 360
七、磁力仪密封舱 363
第九节 电控系统 369
一、总体电控系统设计 369
二、母船设备 370
三、密封舱电气连接与组成 372
四、供电系统 384
五、轻质复合缆与电滑环 386
第十节 传感器选型 387
一、离底高度计 387
二、深度传感器 388
三、姿态仪 388
四、多普勒测速仪 389
五、光信标与无线电信标机 389
六、声学释放器和甲板单元 390
第十一节 舵机设计 391
一、舵机整体结构 391
二、零部件设计选型 392
三、控制模块 396
第十二节 拖曳运动仿真 400
一、拖曳运动仿真目的 400
二、多学科联合仿真方法 400
三、拖体流体参数计算 401
四、缆索建模方法 401
五、拖体受力分析 402
六、拖曳系统多体动力学建模 403
七、拖体受到的流体动力计算 404
八、探测拖体的设计 405
九、探测拖体的控制律 405
十、拖曳运动多学科联合仿真模型 405
十一、仿真步长选取 406
十二、仿真试验规划 407
十三、仿真试验结果 407
十四、试验数据分析 413
十五、系统评估及设计建议 414
第十三节 测试试验 414
一、实验室检测的基本方案 414
二、通用测试 415
第十四节 六性设计要求 417
一、可靠性设计 417
二、可维修性设计 421
三、安全性设计 422
四、环境适应性设计 423
五、测试性设计 424
六、保障性设计 425
第十五节 工艺设计要求 425
一、工艺文件的编制原则 426
二、主要工艺流程 426
三、主要工艺方法 426
四、主要检测、试验项目和实施方案 426
五、生产本产品需增添的主要设备 426
六、产品的工艺质量保证措施和特殊的安全、环保措施 426
七、关键工序的工艺措施 426
八、工艺准备完成的形式和要求 427
九、工艺文件的标准化、通用化要求 427
十、工艺资料的管理和归档要求 427
第十六节 标准化设计 427
一、尺寸 427
二、结构 427
三、热设计 427
四、电气元件 427
五、屏蔽 428
六、印制板 428
七、电源 428
八、安全 428
九、接口 428
十、互换性 428
十一、环境条件 428
第十七节 水池测试 428
一、试验性质与目的 428
二、试验过程 429
三、试验结果 431
第十八节 湖上试验 431
一、试验性质与目的 432
二、试验过程 432
三、试验结果 433
四、试验结论 435
第六章 近海底重磁探测海上测试 436
第一节 近海底重磁探测海上试验方案 436
一、测试性质和目的 436
二、测试内容 436
三、设备状态与指标 436
四、海上测试区域 439
五、实施时间 439
六、海上测试方法与步骤 440
七、测试结果 440
八、海上测试安全 441
第二节 近海底重磁探测海上试验规程 441
一、范围 441
二、引用与参考文件 442
三、总则 442
四、海上作业 442
五、数据资料整理 444
第三节 第一次海上近海底重磁探测试验 444
一、探测性质与目的 445
二、探测整体情况 445
三、探测结果 448
第四节 第二次海上近海底重磁探测 452
一、探测性质和目的 452
二、探测整体情况 452
三、探测结果 455
第七章 近海底重磁场数据处理解释 463
第一节 水上载体高分辨率磁测数据的去噪方法 463
一、水上高分辨率磁测数据的去噪方法 463
二、磁力测量系统误差来源 465
三、全最小二乘求解算法 467
四、随机磁干扰补偿与校正 470
五、姿态坐标系与磁场坐标系的归一化 473
六、载体磁干扰补偿技术研究 476
第二节 水下重磁数据校正技术研究与软件开发 480
一、水下重磁测量影响因素分析 480
二、水下重力数据的整理和校正 483
三、水下磁测三分量数据校正 489
四、水下重磁数据校正软件研发 491
五、重力数据校正项目的实现 495
六、磁力数据校正项目的实现 498
第三节 地磁日变校正方法研究与模型构建 500
一、地磁台站日变观测数据分析 500
二、定性规律分析 501
三、定量规律分析 506
四、地磁日变校正方法研究 508
五、数据测试分析 508
第四节 重磁弱信号提取与增强方法研究 510
一、弱信号提取方法 510
二、构造增强技术 516
第五节 重磁界面反演方法研究 520
一、复杂构造区三维变密度约束反演 520
二、变磁性界面迭代反演 524
三、全球海表与海底主磁场分布特征及两者之间的差异性 527
第六节 海试数据整理与处理试验 528
一、海试数据的总体情况 528
二、重力数据整理与处理 529
三、海试三分量磁数据整理与处理 532
第八章 数据分析评估与应用 535
第一节 数据质量评价的误差分析 535
一、近海底重磁各项误差分析与改正 535
二、近海底重磁测量数据滤波技术分析 540
第二节 近海底重磁测量数据内符合质量评估 549
一、交叉点不符值质量评估 550
二、重复测线质量评估 550
第三节 近海底重磁测量数据的外符合质量研究 552
一、球面解向上延拓模型 552
二、考虑地形高一阶项影响的延拓模型 553
三、基于移去-恢复技术考虑地形效应的延拓模型 554
四、基于超高阶位模型考虑地形改正的延拓模型 554
五、基于点质量方法顾及地形效应的延拓模型 556
六、数值计算与分析 556
第四节 近海底海洋重磁实测数据评估 559
一、2018年近海底重磁实测成果数据分析与质量评估559
二、2019年近海底重磁实测成果的数据质量评估 574
第五节 近海底重磁探测数据的应用 596
一、近海底重磁探测数据一 596
二、近海底重磁探测数据二 602
主要参考文献 614

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