質(zhì)子磁力儀及其標(biāo)定信號(hào)源的研究

王晨光

[摘 要] 磁力儀主要用于測量磁場強(qiáng)度和方向，進(jìn)行磁場異常數(shù)據(jù)的搜集和巖石的磁參數(shù)測室。質(zhì)子磁力儀主要研究其測程標(biāo)定信號(hào)源。對質(zhì)子磁力儀的標(biāo)定信號(hào)源提出在應(yīng)用中存在的問題及解決方式，為質(zhì)子磁力儀的改進(jìn)提出合理化建議。

[關(guān) 鍵 詞] 質(zhì)子磁力儀；原理；標(biāo)定信號(hào)源

一、質(zhì)子磁力儀的工作原理

在自然界中，因?yàn)榈厍蚴怯幸欢ù艌龅模瑤r石和礦物質(zhì)在自然界的不斷變換中，也產(chǎn)生了各自不同的磁場。這些磁場讓地球的整個(gè)磁場也發(fā)生了一定的變化，出現(xiàn)了地磁異常的現(xiàn)象。我們需要利用相關(guān)儀器進(jìn)行勘探和研究，去分析這些磁性礦物質(zhì)并對其進(jìn)行深入的研究。在地質(zhì)工作中，用于信息收集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、信息識(shí)別和處理的儀器是地質(zhì)測量儀，它能夠有效地分析和判斷出地質(zhì)的整體現(xiàn)象，對地球磁場的微弱變化，也能夠有效地測量和預(yù)知。地質(zhì)儀器勘探的信息范圍非常廣泛，包含了地質(zhì)的整體構(gòu)造、地形地貌、地球物理場，也包含了巖石和礦物質(zhì)的有效參數(shù)。土壤和水域中的化學(xué)元素以及分布情況，也能夠在地質(zhì)儀器中顯示。質(zhì)子磁力儀也是地質(zhì)勘探工作中最為常見的儀器，它利用了質(zhì)子氫原子產(chǎn)生旋進(jìn)信號(hào)和磁矩，質(zhì)子氫的液體能夠供給高密度的氫，在操作時(shí)也避免了一些危險(xiǎn)。磁力儀通過在地磁場中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)前進(jìn)完成敏銳的測量，它的高分辨率和靈敏度，對地質(zhì)勘探有非常大的幫助。質(zhì)子磁力儀在工作時(shí)，外部磁場如果沒有干擾，水中的質(zhì)子是不會(huì)顯示宏觀磁矩的。但我們可以通過一定方式的排列，讓一定數(shù)量的質(zhì)子磁矩按照同一方向進(jìn)行組合，就能夠得到宏觀磁矩，質(zhì)子能夠形成自由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并且在重力的作用下，磁矩會(huì)按照地磁場的方向進(jìn)行有規(guī)律地旋轉(zhuǎn)。磁力儀的磁場有大小、方向的矢量場。磁力儀工作時(shí)，對質(zhì)子旋進(jìn)的測量需要按照一定的順序進(jìn)行，須有一個(gè)初始階段，然后再按照一定的頻率進(jìn)行有步驟地測量，通過循環(huán)往復(fù)的動(dòng)作不斷地進(jìn)行勘探檢測，對地質(zhì)進(jìn)行有效的勘探。

二、質(zhì)子磁力儀的特點(diǎn)

地磁場總場的測量范圍絕對值是2萬～10萬NT，并且這個(gè)數(shù)據(jù)適用于地球上的所有地區(qū)。質(zhì)子測量儀能夠自動(dòng)對地磁場值進(jìn)行測量，并且對陌生的地磁場，即便對當(dāng)?shù)氐恼４艌鲋挡涣私猓|(zhì)子磁力儀也能夠進(jìn)行操作。并且它的語言顯示功能也可進(jìn)行中英文調(diào)節(jié)，便于用戶操作和查看勘探結(jié)果。除此之外，它的數(shù)據(jù)記錄功能和存儲(chǔ)功能也都非常完善，配備的專用軟件也能夠?qū)λ碧降牡貐^(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，同時(shí)也能夠去除噪聲，日變改正，對于繪制剖面的曲線部分，也能夠預(yù)先處理，讓使用者可以對整天工作在室內(nèi)進(jìn)行評估，數(shù)據(jù)也依然能夠保持準(zhǔn)確。質(zhì)子測量儀的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性都非常高，并且在與電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，也能夠通過USB進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，方便快捷。如果要進(jìn)行長時(shí)間的野外勘探磁場測量工作，備用的電池也能保證長時(shí)間工作不斷電。使用者還能夠連接GPS系統(tǒng)，對測量點(diǎn)的坐標(biāo)值能夠進(jìn)行有效的存儲(chǔ)。不僅如此，質(zhì)子磁力儀對于數(shù)據(jù)處理、等值圖繪制、平面剖圖等都能夠進(jìn)行專業(yè)的演示。

三、質(zhì)子磁力儀測程標(biāo)定信號(hào)源的研究

目前，質(zhì)子磁力儀在使用過程中出現(xiàn)了一系列的問題。因?yàn)槠渚S修條件有限，頻率的穩(wěn)定性也沒有保障，受到外界干擾的可能性也較大，集成度相對較低，可靠性能和儀器的精密程度也有待提高。在質(zhì)子磁力儀設(shè)計(jì)時(shí)，就需要有目的地對磁力儀弊端進(jìn)行合理改善。我們需要利用高集化的芯片，提升測量頻率要求，讓質(zhì)子磁力儀在使用過程中的精準(zhǔn)度有所提高，并要選用優(yōu)等質(zhì)量的元器件，將電路進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)。同時(shí)也要保證外界對磁力儀工作時(shí)不產(chǎn)生干擾，做好防干擾工作。通過這些方法，能夠在很大程度上提高磁力儀的頻率穩(wěn)定性，加強(qiáng)信號(hào)的可靠程度，還特地指定了高精度的標(biāo)準(zhǔn)測程信號(hào)源，來對質(zhì)子磁力儀進(jìn)行維修和標(biāo)定，模擬探頭在測量磁場后能夠轉(zhuǎn)成電信號(hào)，通過地震前兆數(shù)字臺(tái)網(wǎng)來標(biāo)定信號(hào)源，這不僅能夠讓磁力儀勘探的準(zhǔn)確性更高，還能讓數(shù)據(jù)更可靠。

現(xiàn)在很多地震監(jiān)測所用的質(zhì)子磁力儀使用時(shí)間較長，有很多一起出現(xiàn)故障的機(jī)率有了明顯的提高，維修頻率較高，費(fèi)用較大。使用標(biāo)定信號(hào)源也會(huì)給維修人員的工作帶來諸多不便，難度也有所提升。質(zhì)子磁力儀擁有測量精準(zhǔn)度高、攜帶方便等特點(diǎn)，并且應(yīng)用范圍也較為廣泛，不僅在磁場勘探、地質(zhì)構(gòu)造勘探、磁性巖體鑒定、航空航海等諸多方面得到了廣泛應(yīng)用，并且勘探的結(jié)果也讓各個(gè)領(lǐng)域受益良多。本文針對質(zhì)子磁力儀的特點(diǎn)、原理進(jìn)行了分析，并且對如何讓磁力儀測程標(biāo)定信號(hào)源也進(jìn)行了分析和研究。我們在使用的過程中，要適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行儀器的規(guī)范使用和保護(hù)，保證儀器的測量精準(zhǔn)度。

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[作者單位]河北省地球物理勘查院

（編輯：張玉）