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中国超灵敏磁力传感技术 颠覆传统反潜理念  

2017-11-01 11:45:42|  分类: 科技前沿 |  标签: |举报 |字号 订阅

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中国超灵敏磁力传感技术 颠覆传统反潜理念
2017-11-1

  二战后,一些国家就开始尝试利用磁异常探测技术来反潜。在反潜机上安装磁异常探测器,试图通过监控、分析潜艇对地球磁场造成的干扰数据,然后使用复杂的算法来计算、追踪潜艇的位置。

  但传统磁异常探测技术存在两个致命缺陷,导致传统磁异常探测技术没能成为主流的反潜技术手段。一是磁异常探测距离有限,随着距离的增大,磁信号的强度逐渐下降。二是磁探测信号的强度易受多种因素影响,比如地球磁场因太阳风暴等引发的变动,或是潜艇耐压艇壳的材料变化,都会严重影响其探测精度。

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  新型超灵敏磁力仪之所以能克服传统磁异常探测技术的缺陷,是因为运用超导量子干涉仪阵列相关的新技术、新算法。

  构建了超导量子干涉仪阵列。超导量子干涉仪的基本原理是基于超导约瑟夫森效应和磁通量子化现象,能测量出相当于地球磁场一百亿分之一的微弱磁场,是常规磁异常探测器灵敏度的数百倍甚至数千倍,能够更容易捕捉到潜艇对地球磁场造成的微弱变化。新型超灵敏磁力仪集成使用了大量的超导量子干涉仪探测器,构建了一个探测阵列,从而在数据收集的速度、强度和覆盖范围等方面都远远超过传统磁探测技术。

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  采用了冷却的计算机芯片。新型超灵敏磁力仪采用了由液氮冷却的超导计算机芯片,这个冷却的环境显著提高了新型超灵敏磁力仪对信号的敏感度,提升了对弱信号的反应能力和探测的准确度。

 开发了前瞻性的科学算法。结合量子力学原理,为超导量子干涉仪阵列自行开发了一套前瞻性的科学算法,通过比较阵列中各个磁力仪读数,过滤掉背景噪声等无关信号,科学计算出潜艇的具体位置。
    当前,世界各国水下反潜网络建设的主要技术手段是水下声波监听系统。这是用海底线缆连接、基于被动声呐技术建立的多个水下声呐阵,每个阵内有几百个连接在水下接收天线上的水下听音器,能够把获取的水声信号通过海底线缆传入岸上的数据处理中心,从而发现并识别潜艇。从实践看,水下声波监听系统对探测高噪声的第一、二代潜艇极为有效,探测距离可达300公里。但随着减噪减震技术的迅速发展,新型潜艇越来越安静,水下声波监听系统的声呐性能发展相对缓慢,再加上铺设密度不足、数据处理算法不佳,对新型潜艇的探测和识别效果越来越差。

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         但基于超导量子干涉技术的新型超灵敏磁力仪,可在数公里外捕捉到水中物体对地球磁场最微弱的干扰变化,并依此来探测潜艇,而不是依据潜艇的噪声来探测潜艇,彻底颠覆了水下反潜网络的建设理念。

 如果用新型超灵敏磁力仪来组建水下反潜网络,不管新型潜艇的降噪技术有多么优异,其金属艇壳也不可避免地会引起地球磁场的变化,从而被探测锁定准确位置。


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