组合式海底电场传感器研制与性能测试分析研究

Marine electromagnetic detection technology has been widely applied as an important adjunct method in western countries in recent years. The prominent issue is that electric field signal is too weak for detecting in the marine environment.This asks for the extreme demands of the undersea electric field sensor performance. The objective of this project is to reduce the noise of undersea electric field sensor.The electrode performance impact factor analysis will be sudied and the electrode production process will be improved. Electrochemical characteristics of the electrode material and proportion and combinations of the electrodes will be studied. The sensor test platform will be built to optimize the sensor design and improve electrode craftsmanship. A set of manufacturing processes and evaluation methods will be put forward. The successful implementation of this project will provide high-performance sensors for marine magnetotelluric and controlled source electromagnetic detection. It also has important practical value and broad application prospects.

近年来，海洋电磁探测技术在西方国家的深水油气勘探中得到了广泛应用。在海洋环境中进行电场探测面临有效信号太弱的突出问题，迫切需要发展高性能电场传感器研制及其测试标定方法。项目以降低海底电场传感器的自噪声为目标，拟通过电极性能影响要素分析，改进电极制作工艺；开展电极电化学特性与单体电极配比与组合研究，进而优化传感器整体设计，发展一套组合式传感器研制方案；搭建传感器测试平台，发展测试、标定与性能评价方法；通过实际海底探测数据检验研制传感器的有效性与实用性。该项目的成功实施将为海底电磁探测和海洋科学研究提供技术支撑，具有重要的实际应用价值和广阔的应用前景。

海洋电磁探测技术在海洋岩石圈结构特征研究、大陆架地区地质调查和海洋油气资源勘探中已得到广泛应用，特别是在深水油气勘探中西方发达国家已成功实现了大规模商业化运营，取得了显著效果。海洋电磁探测最基础的任务就是采集到高质量的电场信号，然而由于海水的高电导性，电场信号衰减严重，面临有效信号太弱的突出问题，迫切需要发展高性能电场测量装置。针对该问题，项目主要开展了海底电场特征研究、电极材料特性研究、电极制备工艺研究、测试技术研究和低噪声放大器研制工作。项目以降低海底电场传感器的自噪声为主要目标，研究了传感器的工作原理、噪声形成机理和影响因素，建立了噪声模型，明确了影响电极性能的核心因素。针对传统粉压法存在的不足，发展了一种新型填充式传感器技术方案，研制出低噪声的海底电场传感器。同时，为保证传感器的整体性能，项目组自行研制了低噪声信号采集器，搭建了测试平台，开展了相关测试分析研究，传感器自噪声为1nV√Hz@1HZ，结果表明研制的传感器关键指标达到国际同类先进传感器水平。研制的海底电场传感器开展了海上测试，获得有效信号，检验了其实用性。相关成果为海底电磁探测提供了关键技术支撑，具有重要的实际应用价值，在深水油气资源勘探、海洋科学研究中应用前景广阔。