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摘 要：在海洋战争中，潜艇对水上舰艇带来的威胁是巨大的。为此各国军方一直在加大对反潜技术的研究。在文中就外军现役的反潜磁探仪进行研究对比，以期为国内反潜技术的发展提供借鉴。
关键词：反潜磁探仪；反潜技术；潜艇
1 前言
航空磁探仪是反潜巡逻机装载的主要装备之一，它通过探测潜艇的磁异常，来判断潜艇的存在。该方法有不受空气、泥沙、水文变化等介质影响的优点。
由于潜艇磁异常信号可以等效为磁偶极子场，其信号幅度与距离的三次方成反比关系，随着距离的增大信号幅度迅速衰减。因此，使用航空磁探仪探测潜艇，探测距离有限，通常在几百米量级。基于此，磁探仪通常用于其他搜潜设备探测到疑似潜艇后，最终对潜艇的判断、跟踪及定位，这是国内外航空探潜技术的通用战术。
2 现役反潜磁探仪分类
经过近些年的发展，国外性能先进，且用于航空探潜磁探仪有3种类型：美国的氦光泵磁探仪、加拿大的铯光泵磁探仪、法国的核磁双共振磁探仪。
2.1 美国氦光泵磁探仪
2.1.1 美国氦光泵磁探仪工作原理
氦光泵磁探仪是利用氦原子处于亚稳态状态下的光泵特性，在交变磁场的去取向作用下，其拉摩尔频率与外界磁场存在恒定关系，用一套自动跟踪装置，通过测量跟踪地磁场变化的拉莫尔频率来测量地磁场及其微小变化。信号强度跟地磁场与光轴夹角的余弦平方成正比，因而在中高纬度使用较佳。因此，为了解决全球适用的问题，氦光泵磁探仪在低纬地区采用多光系的方案。
2.1.2 美国氦光泵磁探仪主要产品
美国氦光泵磁探仪是生产批量最大的航空探潜用磁异常探测器，它的代表产品是美国德克萨斯（TEXAS）仪器公司的AN/ASQ-81（V）-1、AN/ASQ-82（V）-2及其改进型产品的AN/ASQ-208（V），以及最先进的激光泵磁探仪AN/ASQ-233。
AN/ASQ-81（V）-1和AN/ASQ-208（V）-2性能基本相同，都是模拟式磁探仪，不同点在于安装方式，前者是固定式安装在固定翼飞机上，后者则是拖曳式安装在直升机上。AN/ASQ-208（V）是在AN/ASQ-81的基础上改进提高的数字式磁探仪，该系统安装在现有的及新型飞机上。
2.2 加拿大铯光泵磁探仪
2.2.1 加拿大铯光泵磁探仪工作原理
铯光泵磁探仪是应用碱金属元素铯（CS133）作为工作物质，器工作原理是利用铯原子光泵特性，使原子的能态集中到一定的能级上，再用交变场产生去取向信号，检测产生磁共振时拉摩尔频率，进而再转换成磁场值。与氦光泵磁探仪不同的是，铯光泵采用自激式方案，信号强度在中纬度最大。为了解决全球适用性问题，探头采用自定向机构，用一套伺服机构，始终保持光系处于最佳方向。
2.2.2 加拿大铯光泵磁探仪主要产品
以铯光泵磁探仪为核心的磁异常探测器，代表产品是加拿大CAE电子有限公司的AN/ASQ-504。经过不断改进更新，已升级为AN/ASQ-508。
型号AN/ASQ-504（V）也有二种安装形式：用于固定翼飞机的固定式安装方式和用于直升机拖曳的拖曳式安装方式。
2.3 法国核磁双共振磁探仪
2.3.1 法国核磁双共振磁探仪工作原理
法国航空探潜用磁异常探测器是基于核磁共振原理，利用工作物质的Overhauser效应工作的。所谓Overhauser效应就是利用电子顺磁共振产生核共振的双重共振现象。而共振信号则是利用二种不同的溶液作样品，采用动态极化方法，在地磁場中获得可供测量的共振信号。采用自旋耦合自振荡型组成磁探仪。采用动态极化法比核共振信号的静态极化法大660倍以上，使仪器的测磁灵敏度大大提高。
2.3.2 法国核磁双共振磁探仪主要产品
法国核磁双共振磁探仪的代表产品是MARK-III。它是MARK-I、MARK-II不断升级的最新产品。对于旋翼飞机，采用拖曳式，其探头装在一个流线型的“飞行器”内，由直升机拖曳，例如云雀III和海豚型直升机上。也试验了在直升机上固定安装的方案，这时增加了对飞机磁干扰的补偿装置。对固定翼飞机，采用固定安装方式，探头安装在机身延伸的尾部的无磁性杆子内。并且也安装了能迅速自动补偿飞机干扰磁场的设备。例如大西洋二代飞机。
3 3种磁探潜设备性能比较
对3种磁探仪的探测距离进行对比：
（1）以美国TI公司AN/ASQ-81（V）及其数字化改进产品AN/ASQ-208、激光泵产品AN/ASQ-233为代表的氦光泵磁探仪，它对中型潜艇的探测斜距在探测概率为50%时为315m，在探测概率为70%时约为240m，最大探测斜距为440m；
（2）以加拿大CAE公司的AN/ASQ-504及其最新改进的AN/ASQ-508A铯光泵磁探仪，理论计算的最大探测距离可达1200m；
（3）以法国MARK-III型为代表的核磁双共振磁探仪，在深海，对柴油发电机潜艇在探测概率70%时约290m，而在浅海中使用为220m。
可见，理论上铯光泵磁探仪的探测斜距最大，其次是氦光泵磁探仪，MARK-III型稍逊色，但是磁探仪最终的性能还受多种因素影响与制约，如仪器的动态噪声、磁补偿效果等。
4 结论
对外军现役的3种反潜磁探仪进行对比，分别介绍了它们的工作原理及发展历程。美国氦光泵磁探仪从AN/ASQ-81（V）-1升级为AN/ASQ-208，再升级为AN/ASQ-2 33。加拿大的AN/ASQ-504也已升级为AN/ASQ-508。法国的核磁双共振磁探仪也从MK-1、MK-2、MK-3不断升级。更加先进的产品己经替代了原有产品，综合性能不断提升。国内反潜磁探仪也已有成熟装备，但是跟国外比，仍有一定差距，因此，我们仍要跟踪国外磁探仪发展的最新动态，借鉴学习，不断提升我们自身设备的性能。
（作者单位：91046部队）
关键词：反潜磁探仪；反潜技术；潜艇
1 前言
航空磁探仪是反潜巡逻机装载的主要装备之一，它通过探测潜艇的磁异常，来判断潜艇的存在。该方法有不受空气、泥沙、水文变化等介质影响的优点。
由于潜艇磁异常信号可以等效为磁偶极子场，其信号幅度与距离的三次方成反比关系，随着距离的增大信号幅度迅速衰减。因此，使用航空磁探仪探测潜艇，探测距离有限，通常在几百米量级。基于此，磁探仪通常用于其他搜潜设备探测到疑似潜艇后，最终对潜艇的判断、跟踪及定位，这是国内外航空探潜技术的通用战术。
2 现役反潜磁探仪分类
经过近些年的发展，国外性能先进，且用于航空探潜磁探仪有3种类型：美国的氦光泵磁探仪、加拿大的铯光泵磁探仪、法国的核磁双共振磁探仪。
2.1 美国氦光泵磁探仪
2.1.1 美国氦光泵磁探仪工作原理
氦光泵磁探仪是利用氦原子处于亚稳态状态下的光泵特性，在交变磁场的去取向作用下，其拉摩尔频率与外界磁场存在恒定关系，用一套自动跟踪装置，通过测量跟踪地磁场变化的拉莫尔频率来测量地磁场及其微小变化。信号强度跟地磁场与光轴夹角的余弦平方成正比，因而在中高纬度使用较佳。因此，为了解决全球适用的问题，氦光泵磁探仪在低纬地区采用多光系的方案。
2.1.2 美国氦光泵磁探仪主要产品
美国氦光泵磁探仪是生产批量最大的航空探潜用磁异常探测器，它的代表产品是美国德克萨斯（TEXAS）仪器公司的AN/ASQ-81（V）-1、AN/ASQ-82（V）-2及其改进型产品的AN/ASQ-208（V），以及最先进的激光泵磁探仪AN/ASQ-233。
AN/ASQ-81（V）-1和AN/ASQ-208（V）-2性能基本相同，都是模拟式磁探仪，不同点在于安装方式，前者是固定式安装在固定翼飞机上，后者则是拖曳式安装在直升机上。AN/ASQ-208（V）是在AN/ASQ-81的基础上改进提高的数字式磁探仪，该系统安装在现有的及新型飞机上。
2.2 加拿大铯光泵磁探仪
2.2.1 加拿大铯光泵磁探仪工作原理
铯光泵磁探仪是应用碱金属元素铯（CS133）作为工作物质，器工作原理是利用铯原子光泵特性，使原子的能态集中到一定的能级上，再用交变场产生去取向信号，检测产生磁共振时拉摩尔频率，进而再转换成磁场值。与氦光泵磁探仪不同的是，铯光泵采用自激式方案，信号强度在中纬度最大。为了解决全球适用性问题，探头采用自定向机构，用一套伺服机构，始终保持光系处于最佳方向。
2.2.2 加拿大铯光泵磁探仪主要产品
以铯光泵磁探仪为核心的磁异常探测器，代表产品是加拿大CAE电子有限公司的AN/ASQ-504。经过不断改进更新，已升级为AN/ASQ-508。
型号AN/ASQ-504（V）也有二种安装形式：用于固定翼飞机的固定式安装方式和用于直升机拖曳的拖曳式安装方式。
2.3 法国核磁双共振磁探仪
2.3.1 法国核磁双共振磁探仪工作原理
法国航空探潜用磁异常探测器是基于核磁共振原理，利用工作物质的Overhauser效应工作的。所谓Overhauser效应就是利用电子顺磁共振产生核共振的双重共振现象。而共振信号则是利用二种不同的溶液作样品，采用动态极化方法，在地磁場中获得可供测量的共振信号。采用自旋耦合自振荡型组成磁探仪。采用动态极化法比核共振信号的静态极化法大660倍以上，使仪器的测磁灵敏度大大提高。
2.3.2 法国核磁双共振磁探仪主要产品
法国核磁双共振磁探仪的代表产品是MARK-III。它是MARK-I、MARK-II不断升级的最新产品。对于旋翼飞机，采用拖曳式，其探头装在一个流线型的“飞行器”内，由直升机拖曳，例如云雀III和海豚型直升机上。也试验了在直升机上固定安装的方案，这时增加了对飞机磁干扰的补偿装置。对固定翼飞机，采用固定安装方式，探头安装在机身延伸的尾部的无磁性杆子内。并且也安装了能迅速自动补偿飞机干扰磁场的设备。例如大西洋二代飞机。
3 3种磁探潜设备性能比较
对3种磁探仪的探测距离进行对比：
（1）以美国TI公司AN/ASQ-81（V）及其数字化改进产品AN/ASQ-208、激光泵产品AN/ASQ-233为代表的氦光泵磁探仪，它对中型潜艇的探测斜距在探测概率为50%时为315m，在探测概率为70%时约为240m，最大探测斜距为440m；
（2）以加拿大CAE公司的AN/ASQ-504及其最新改进的AN/ASQ-508A铯光泵磁探仪，理论计算的最大探测距离可达1200m；
（3）以法国MARK-III型为代表的核磁双共振磁探仪，在深海，对柴油发电机潜艇在探测概率70%时约290m，而在浅海中使用为220m。
可见，理论上铯光泵磁探仪的探测斜距最大，其次是氦光泵磁探仪，MARK-III型稍逊色，但是磁探仪最终的性能还受多种因素影响与制约，如仪器的动态噪声、磁补偿效果等。
4 结论
对外军现役的3种反潜磁探仪进行对比，分别介绍了它们的工作原理及发展历程。美国氦光泵磁探仪从AN/ASQ-81（V）-1升级为AN/ASQ-208，再升级为AN/ASQ-2 33。加拿大的AN/ASQ-504也已升级为AN/ASQ-508。法国的核磁双共振磁探仪也从MK-1、MK-2、MK-3不断升级。更加先进的产品己经替代了原有产品，综合性能不断提升。国内反潜磁探仪也已有成熟装备，但是跟国外比，仍有一定差距，因此，我们仍要跟踪国外磁探仪发展的最新动态，借鉴学习，不断提升我们自身设备的性能。
（作者单位：91046部队）