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团队针对海水介质中金属小目标的电磁探测系统频率优化设计研究成果发表在IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing

[2025-10-29]

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团队在海洋主动磁探测领域取得了新的研究进展，针对传统海洋电磁探测系统探测距离近的问题，通过蒙特卡洛法仿真与海水试验池试验，求解出针对海水中金属小目标的最优探测频段，并选取合适的频率构造主动磁探测系统，大幅提升探测距离。相关研究成果以“Optimal frequency design of marine electromagnetic detection system for small underwater targets”为题目，于2025年10月收录于国际著名期刊IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing，第一作者为蒋泽坤，沈莹教授为论文的通讯作者。

本文对海水中目标的电磁响应特性、电磁场传播特性进行了理论建模。在0.5 m~3 m的典型探测距离下，小目标的最佳探测频带为[1807, 5365]Hz。检测到的二次磁场信号超过最大振幅频率响应振幅的90%。因此，在进行系统设计时，选择f0=2850 Hz的单频信号作为发射频率。采用串联谐振结构，减小线圈阻抗，增大发射电流，从而增大发射磁矩，提高系统检测能力。该系统安装在ROV平台上，用直径为0.14 m、长度为0.38 m的铝管探测小铝管目标，最大探测距离超过1.5 m。

为了进行扫频实验，目前发射线圈的匝数仅为25匝，在今后的研究中可以进一步增大发射线圈的尺寸和匝数来提高发射磁矩。此外，在实验中发现，磁通门接收到的噪声约为1.5nT，其主要来源是发射线圈的辐射噪声和ROV的运动噪声。然后，比较了同一系统在不同辐射功率条件下的目标响应信号幅值。实验证明，当辐射功率提高到4倍时，目标信号的幅度可以提高到2倍。

以研制的主动磁探测系统为基础，讨论了频率对水下目标响应强度的影响。然而，海水中主动磁检测的噪声源分析和噪声抑制方法也是提高信噪比的重要因素，有待于进一步深入研究。