1   主要功能

銫光泵航磁系統(tǒng)主要功能是：對(duì)地下磁性目標(biāo)搜索、識(shí)別與確認(rèn)、實(shí)時(shí)磁補(bǔ)償、系統(tǒng)自檢等。

銫光泵航磁系統(tǒng)也可以根據(jù)需要稍作改型，適用其他用戶需求及不同交聯(lián)接口關(guān)系。

2   工作原理

2.1 磁場(chǎng)的單位和鐵磁材料

磁場(chǎng)的單位為特斯拉（T）和高斯（Gs），兩者的換算關(guān)系為1T = 10，000 Gs。能達(dá)到1T的磁場(chǎng)已屬于強(qiáng)磁，實(shí)際使用中*常用的是微特斯拉（uT，10^-6T）和納特斯拉（nT,10^-9T）。

金屬材料中的鐵、碳素合金鋼、鈷、鎳、及其合金為鐵磁材料，具有較強(qiáng)的磁性，能夠在周圍空間產(chǎn)生顯著磁異常；不銹鋼、黃銅有微弱的磁性；鋁及鋁合金、鈦合金、紫銅則無(wú)磁性。銫光泵航磁系統(tǒng)的光泵探頭和磁通門探頭的固定必須選用無(wú)磁性或低磁性的螺絲，如黃銅螺絲，鈦螺絲，且周圍一定區(qū)間內(nèi)避免有鐵磁材料。

2.2 地球磁場(chǎng)的特點(diǎn)

地球周圍存在天然磁場(chǎng)，地球可視為一個(gè)磁偶極（magnetic dipole），其中一極位在地理北極附近，另一極位在地理南極附近。地磁場(chǎng)的南北向與地理南北向存在偏差，地磁軸與地球的自轉(zhuǎn)軸大約成11.3度的傾斜角，稱為磁偏角。地磁場(chǎng)的強(qiáng)度是兩*地區(qū)強(qiáng)，赤道地區(qū)弱，正常磁場(chǎng)范圍是40000nT ～60000nT（40～60μT），合0.4Gs～0.6Gs。在我國(guó)黃海區(qū)域（北緯35度），地磁場(chǎng)強(qiáng)度約為51000nT，東海區(qū)域（北緯30度）約為47000nT，南海海南島附近（北緯20度）約為42000nT。

圖2-1 地球磁場(chǎng)及地磁圖

地磁場(chǎng)包括基本磁場(chǎng)和變化磁場(chǎng)兩個(gè)部分。基本磁場(chǎng)是地磁場(chǎng)的主要部分，起源于地球內(nèi)部，比較穩(wěn)定，屬于靜磁場(chǎng)部分。變化磁場(chǎng)包括地磁場(chǎng)的各種短期、長(zhǎng)期變化，引起地磁場(chǎng)變化的因素很多，如地殼運(yùn)動(dòng)、太陽(yáng)風(fēng)、太陽(yáng)黑子活動(dòng)、洋流磁場(chǎng)、大氣放電等等，在城市周邊主要是人類活動(dòng)產(chǎn)生的各種工業(yè)電氣的干擾。

地球磁場(chǎng)的方向在赤道地區(qū)接近水平，兩*地區(qū)接近垂直，地球表面任一點(diǎn)的地磁場(chǎng)總強(qiáng)度的矢量方向與水平面的夾角稱為磁傾角（geomagnetic inclination）。在黃海區(qū)域磁傾角約51度，東海區(qū)域約43度，南海區(qū)域約20度。地磁總場(chǎng)大小、磁傾角和磁偏角可以從中國(guó)地磁圖上查到。

2.3 飛機(jī)背景磁補(bǔ)償

銫光泵航磁系統(tǒng)在使用中的一種重要噪聲來(lái)源是飛機(jī)背景磁干擾。

銫光泵航磁系統(tǒng)的載機(jī)平臺(tái)的發(fā)動(dòng)機(jī)、結(jié)構(gòu)件、機(jī)載電子設(shè)備等本身存在一定的磁。飛機(jī)飛行過(guò)程中，隨著飛機(jī)的抖動(dòng)，飛機(jī)的金屬材料切割地磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生感生電流和磁場(chǎng)，都會(huì)被銫光泵航磁系統(tǒng)的磁傳感器記錄到。為了探測(cè)微弱的目標(biāo)磁異常，需要對(duì)飛機(jī)平臺(tái)抖動(dòng)的磁背景信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，以提高銫光泵航磁系統(tǒng)的探測(cè)信噪比，增大作用距離。磁補(bǔ)償能力是銫光泵航磁系統(tǒng)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

飛機(jī)的背景磁場(chǎng)包括剩磁、感應(yīng)磁場(chǎng)和渦流磁場(chǎng)三部分。飛機(jī)剩磁是飛機(jī)在地磁場(chǎng)中長(zhǎng)期剩余磁化而累積形成的，短時(shí)間內(nèi)不隨時(shí)間變化變化，與飛機(jī)的航向、航行地點(diǎn)無(wú)關(guān)，可以看成是固定的干擾。飛機(jī)感應(yīng)磁場(chǎng)是由飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料、飛機(jī)內(nèi)部的電子控制裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)以及吊掛魚(yú)雷裝備在地磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，受到地球磁場(chǎng)的磁化而產(chǎn)生的。渦流磁場(chǎng)是飛機(jī)的金屬材料在地磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，切割磁力線產(chǎn)生電流的感生磁場(chǎng)。銫光泵航磁系統(tǒng)通過(guò)安裝在機(jī)上的三軸磁通門探頭，實(shí)時(shí)采集飛機(jī)與地磁場(chǎng)的三分量角度，計(jì)算后可對(duì)總磁場(chǎng)中的飛機(jī)背景磁場(chǎng)部分進(jìn)行補(bǔ)償，提高被測(cè)目標(biāo)磁異常的信噪比。