跟着我国关于“21世纪海上丝绸之路”的建立和海洋数字化的发展，海洋信息的取得和处理手艺显得日益伏击。而海洋磁探伤手艺是海洋信息工程和地球物理探伤手艺的要紧组成部分，平常应用于海洋磁场分散和变化的测绘、海洋资源勘察。由于磁探伤具备可穿透多种物资（水、空气、气泡、植被和泥沙）进行探伤的性格，相配妥当对海底掩埋铁磁性指标开展探伤识别av排名，如海缆管说念查验、船只搜救打捞以及留传的军火弹药搜排等应用。比年来，跟着水下多物理场复合探伤的需求，应用多种手艺技巧笼统判断指标可灵验裁汰虚警率，提高探伤的准确率，而磁格外探伤具备准确率高的特色，是多物理场复合探伤的要紧组成。

磁格外探伤的基容许趣是基于铁磁性指标物被地球磁场磁化，扰动地球布景场从而产生地磁格外的征象，当磁传感器经过指标物隔邻时，地磁场的扰动将以磁格外信号的局面被磁传感器取得，不错用来对指标进行探伤、定位和识别。沿海地区的干戈以及军事演习举止，在近岸未开拓海域会存在一定数目的未爆弹药或船只残毁，对海上飞翔和功课组成威逼。因而在进行海洋开拓、海洋设施的建立举止之前时常需要事前对指标海域进行海底搜探和清扫。

关于指标物的海底搜探，当今常见探伤技巧包括使用多波束声呐、侧扫声呐进行的海洋声学测量和使用磁力仪进行的海洋磁力测量。侧扫声呐测量不错绘画海底声学侧扫图像来描写海底地貌漂泊变化，关于清楚于海底的千里船、集装箱等具有讲究的识别。然而，关于如弹药、水雷残毁模式怪异正以及声学回波性质和海底地质近似的指标物，则难以进行识别判定。此外，跟着水流等海况变化，留传物被掩埋之后声学步调将愈加难以探寻。金属外壳的炮弹、水雷是理思的磁力探伤指标物，况且在濒临被泥沙过甚他海底上层千里积物掩埋时，磁格外探伤不错阐述跨介质探伤的上风。因此，在大海域搜探以及海底底质环境信息阑珊的情况下，海洋磁力探伤是进行海底清障的灵验技巧。

一、探伤旨趣

⒈磁格外探伤

在指标探伤中，磁性指标物的磁场模子时时被归为以下3类中的一种：磁偶极子（如球体）、无尽长圆柱体（如管线）、长方体。当磁力仪和指标之间的距离大于指标尺寸的5倍以上时，不错将其视为磁偶极子指标。磁偶极子周围空间中磁场可清楚为

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式中：真空磁导率μ0＝4π×10-7H/m，-由偶极子指向传感器的位置矢量r＝[x,y,z]T，磁偶极子的磁矩矢量m＝[mx,my,mz]T，磁偶极子取向（MMO）由α和β2个角度界说，α用于描写正x轴与偶极子定向到x-y平面的投影之间的角度，β用于描写磁矩与正z轴之间的角度，角度界限永诀为α∈[0°,360°）和β∈[0°,180°）。

未爆弹磁格外探伤的基容许趣如图1所示，以传感器启动位置为坐标原点，传感器知路线径和指标物所在平面为x-y平面，传感器沿y轴以恒定速率v直线知道经过指标物，二者之间最短距离为R0，当传感器通过该位置时设定时刻t＝0，则位置矢量r不错清楚为r＝[0,vt－R0]。

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图1 磁格外探伤模子图

⒉正交基检测算法（OBFs）

正交基检测算法（OBFs）是处理磁格外信号的常用检测算法，正交基检测算法的过错处理历程如图2所示。

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图2 正交基检测算法历程

在上述磁偶极子模子中，引入特征时刻变量τ＝R0/v，继而不错给出一个无量纲时刻参数w＝t/τ，公式（1）所清楚的信号序列可使用如下的3个正交基函数清楚：

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磁格外信号的总场强度值便不错写成由3个正交基函数组合的局面：

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式中：an不错行为是表征信号中各个正交基身分所具有能量大小的因子。因子an筹商状貌如公式（4）所示。

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关于闹翻的磁场数值序列，不错使用公式（5）筹商：

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式中：△w＝wi＋1－wi为空间采样长度。信号在第m点处的特征能量值不错清楚为E(m)＝a1(m2)＋a2(m2)＋a3(m2)。

淘气基于磁偶极子模子的磁格外信号都不错清楚成正交基函数组合的状貌。在对传感器与指标物的相对知道速率v和最短距离R0进行揣摸后，可将该条款下的正交基函数组作为匹配滤波器。一般匹配模板的长度中式-2.5τ～2.5τ来完结磁格外信号的匹配滤波。该滤波器的输出为相对能量值，通过设定相应阈值的状貌来进行磁格外信号的检测。

二、仿真考证

⒈建立未爆弹模子

使用有限元仿真是步调对掩埋物在地磁布景下所产生的磁格外进行建模。当先建立A、B、C3个未爆弹模子，未爆弹B的仿真模子暗意图如图3所示。未爆弹模子遐想为椭球体薄壳，薄壳厚度为1cm，椭球体的3个半长轴参数a＝0.2m，b＝0.2m，c＝0.3m，MMO清楚未爆弹的磁矩见识，MMO(α,β﹚＝（0°，20°），建立相对磁导率μr＝500。3个未爆弹模子仿真参数如表1所示。

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图3 未爆弹B仿真模子暗意图

表1 未爆弹模子仿真参数

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⒉建立仿真域

仿真域中模拟了浅滩的水域情况，模拟空间尺寸长X＝100m，宽Y＝100m，高Z＝15m，按实在际模子分为泥沙层，水层和空气域3部分，水层的高度为2m，水平剖面模子如图4所示，3枚未爆弹按照表1位置参数掩埋在泥沙层下方不同位置。地磁布景按照在所设定的空间坐标系下设定为Gx＝30000nT，Gy＝20000nT，Gz＝20000nT。

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图4 掩埋炮弹建模暗意图

仿真水层上方得到的磁格外分散如图5所示，不错赫然的看到3个未爆弹产生的磁场，由于3个未爆弹仿真尺寸、掩埋位置及角度的不同，导致3个格外点磁场强度不同。由仿真磁格外平面图可得3个未爆弹的准确位置。

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图5 仿真磁格外平面图

⒊模拟探伤

实际的探伤当中，需要使用多条测线走动测试的状貌来进行地区磁图的测绘，常用的状貌是待测区域“梳状”不雅测的状貌，模拟实际当中的空间采样过程，实际采样过程中不雅测载体的行进旅途并非皆备按照直线行驶的，因此在此处引入当场的旅途偏差σ＝0.1m，设定不雅测载体的旅途间距d＝5m，通过21条旅途不错隐私扫测区域，得到的不雅测区采样信号图如图6所示。

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图6 d＝5m模拟磁格外空间采样

从图中不错看到，在原有的磁格外指标处测线时，梗概感应到相应的磁格外信息，然而难以进行位置的中式。因此，议论通过插值的步调进行磁场的重构，完结未爆弹的定位，重构后的磁格外分散图如图7所示。梗概看出，重构后的信号不雅测较为赫然，然而证据图中格外点，对未爆弹的定位会有较大舛误。

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图7 d＝5m磁格外不雅测信息重构

为减小位置舛误，将不雅测载体的旅途间距优化为d＝3m，扫测旅途加多到34条，不错隐私扫测区域，建立当场旅途偏差σ＝0.1m，得到的不雅测区采样信号图如图8所示，通过插值的步调进行磁场的重构，重构后的磁格外分散图如图9所示。不错看出，将旅途间距裁汰之后，格外点位置界限赫然减小。

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图8 d＝3m模拟磁格外空间采样

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图9 d＝3m磁格外不雅测信息重构

旅途间距d由5m减小到3m，可灵验减小格外点位置的舛误，得到愈加准确的格外点定位界限，格外点A的定位界限由X∈（58,62），Y∈（78,82），减小至X∈（58.5,61.5），Y∈（78.5,81.5），引入定位偏差δ(x,y)用来清楚格外点定位坐标界限大小，格外点A的定位偏差由δ(x,y)＝(5,4)减小至δ(x,y)＝(3,3)。表2笼统对比了3个未爆弹在不同的扫测间距下的定位界限。由于3个未爆弹仿真模子的尺寸、MMO不同，使得旅途间距减小后，格外点位置界限得到不同进度的减小。

表2 不同旅途间距对比信息

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通过上述仿真，对所有这个词未爆弹探伤历程进行确认，历程如图10所示，当先按照设定的旅途间距对探伤区域进行扫测，经过滤波、正交基算法检测，将磁格外数据和坐标数据交融处理，得到不雅测区采样信号图。通过插值的步调进行磁场的重构，临了取得格外点的位置信息。况且不错通过优化旅途间距的状貌，减轻格外点位置界限，诠释了海底磁格外数据的数据交融，然后创建地磁图来定位可疑的UXO指标的位置。

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图10 未爆弹探伤历程

三、浅滩未爆弹磁格外探伤

⒈搜索蓄意

搜探方位在山东莱州隔邻某岛屿，中枢指标海域是岛屿附件面积约为10000m2的四边形区域，如图11中的4个实心斑点所包含的界限，黄色区域为岸基。待测区域最深处约为4m，大部分海域水深2m。使用磁力仪进行海域扫测，在指标海域蓄意了13条测潜入径，相邻旅途远隔5m，功课中磁力仪扫过的测潜入径如图11中的蓝色线所示。功课过程中磁力仪与海面的距离保捏在1m傍边。

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图11 GPS测线轨迹

在该区域按照指定旅途扫测并汇集水下的磁场强度信息，经过相应信息交融处理判断疑似未爆弹的地舆位置。将GPS安装所记载的地舆坐标信息进行绘画，将GPS地舆坐标数据进行插值后与磁力仪数据进行映射，在蓝本的地舆测线平面图中标注磁场大小并绘画地磁图，如图11所示。从图中不错看出，13条测线上显现格外磁场强度值。

⒉磁格外数据分析

海上磁测功课完了后，索取磁力仪所记载的海底磁格外数据集以及GPS安装记载的磁力仪地舆坐标数据集，对2个数据集进行永诀处理后，进行交融绘画所有这个词指标海域的磁场强度分散图。当先，关于磁力仪所记载的磁力格外数据进行分析，对原始磁格外数据进行滤波、正交基算法检测，不雅察到测潜入径上产生了赫然磁格外指纹信号。如图13所示，原始磁格外信号的大小约为260nT，信噪比SNR＝14.34dB。

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图12 不雅测场在GPS轨迹上的映射

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图13 可疑窦t1处磁格外信号

经过正交基算法检测之后，得到表征原3个正交基身分所包含的能量的信号，不错回避原信号中正负值同期存在的不利因素，并不错发现能量信号在磁格外峰值处突显，信噪比SNR教会到20.04dB，显赫提高了5.7dB。

除上述数据外，对角落海域也进行了相应的数据齐集及处理操作。在此基础之上对熟谙的约束进行了相应的地磁图成像处理，将指标海域中测线未能隐私的点进行数据插值，扫测海域的总体不雅测图如图14所示，其中的色谱图强度经过了正交基波形匹配算法处理，为相对强度值，具有判断指标格外的作用。

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图14 扫测海域总体不雅测图

在指标海域的总体不雅测图中发现8个疑似点，并笃定其相应坐标位置，其中t1～t8未爆弹可疑位置坐标如表3所示。之后领受水下无东说念主挖掘机对t1～t8未爆弹可疑窦进行挖掘，8个位置点均发现指标物。指标掩埋深度在1～2m，指标探伤准确率达到100%，虚警率为0。

表3 8处未爆弹可疑位置坐标

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四、完了语

比年来，浅海未爆弹探伤是现时队伍见谅的焦点，水下地貌复杂多变、污水和淤泥条款引起的高混响密度给未爆弹探伤带来很大的不毛与挑战，磁格外探伤在浅海未爆弹探伤中应用恶果赫然。本文以海底未爆弹作为待测指标物，对其建立了偶极子磁格外探伤模子，提倡处理海底磁格外数据的数据交融过程，通过仿真对所有这个词处理历程进行确认。在浅滩未爆弹磁力探伤中，使用磁力仪对10000m2中枢区进行全隐私、高遵循探伤，应用OBFs算法使信噪比提高了5.7dB，绘画扫测海域总体不雅测图，笃定未爆弹的坐标位置，指标探伤准确率达到100%，进一步诠释磁格外探伤在浅海未爆弹探伤中的准确性与可靠性。在岛礁近滩下，应用该步调进行未爆弹探伤与定位，扫测界限大，功课遵循高，操作便捷，探伤准确率高，为浅海未爆弹的探伤提供了较好的步调，处置了近滩环境安全保险与岛礁可捏续发展的瓶颈问题。

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【作家简介】文/沈莹 杨晓宝 王嘉增 杨雷贤 陈诚 李宝聚，永诀来自哈尔滨工程大学青岛立异发展基地、91144队伍。第一作家沈莹，1984年出身，女，博士，教会，主要从事高聪惠度传感器和弱磁探伤接头。本文为基金神志，科技部重心研发计议神志“海洋电磁场传感器研发与电磁探伤应用示范”（2022YFC3104000）、国度当然科学基金神志“基于磁格外指纹弧线特征贯通的水下指标探伤步调接头”（62101151）。著述来自《数字海洋与水下攻防》（2023年第5期），参考著述略，版权归出书单元与作家所有，用于学习与同样，转载也请备注由“溪流之海洋东说念主生”微信公众平台裁剪与整理。

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