磁法测量原理及GSM-19T操作说明

地面高精度磁磁测方法、技术一、质子旋进式磁力仪原理简述通常，根据磁力仪测量的场量的性质将磁力仪分为标量磁力仪和矢量磁力仪。

垂直磁秤磁力仪、磁通门磁力仪、超导磁力仪均属于矢量磁力仪，它们测量的是地磁场在某一方向上的强度或差值。

质子磁力仪和光泵磁力仪在本质上属于标量磁力仪，它们测量的是地磁场总强度的模量。

地面高精度磁法找矿使用的磁力仪大都为质子磁力仪，下面对其原理作简单的介绍。

在所有物质的组成上，氢是是一种特殊的物质，它的原子核只有一个质子，因而氢原子核的自旋磁矩得不到抵消，而使氢原了显示出微弱的磁矩，这些磁矩在地磁场T的作用下，沿着T的方向排列。

当这些氢原子放入如图所示的环境中，并对线圈充电，施加一个与地磁场T方向垂直的人工磁场，当这一人工磁场远大于地磁场时，氢原子的质子自旋轴都转至磁化（人工）磁场方向。

这时切断电流，人工磁场突然消失，氢质子将会在原有自旋惯力及地磁场力的共同作用下，以相同的相位绕地磁场方向进动，也即质子旋进或核子旋进。

在这种旋进期间，会产生新的变化的磁矩，这种磁矩切割线圈，将产生电感应信号，它的频率与质子进动频率相同，而质子进动频率与地磁场大小是成正比的，经实验及理论计算，它们之间存在这样的关系：T=23.4874f(T：地磁场，f:质子旋进频率),因而通过对电感应信号的的精确检测可以计算出地磁场的大小。

二、高精度磁法勘探与地质找矿随着电了信息技术和数据处理技术的进展，磁法勘探从方法技术、数据采集、资料处理、成果解释等都提高到了一个新的水平，完全实现了自动化和信息化，其中最为突出的是磁测精度提高了1至2个数量级，并可进行多参量测量，这些为高精度磁法在地质找矿上的应用提供了坚实的硬件和软件保证。

新的地质找矿表现为直接找矿与间接找矿并举的特点，而且往往以间接找矿为主，这为高精度磁法在地质找矿上的应用提供更为广阔的应用领域。

尤其在磁测精度大幅度提高之后，在某些方面磁法勘探成为了地质找矿必不可少的手段。

新一轮地质普查强调利用综合信息，采用地质---地球物理---地球化学模型指导普查工作的全过程；从任务确定、方法选择、解释推断先验条件的给定等都要使用模型，而高精度磁测通用性强、理论上最成熟，具有轻便、快速、成本低等特点，完全可以作为新一轮地质普查中最优先的物探方法。

磁测精度的提高也相应增强了其有效探测深度和对弱磁矿物的探测能力。

有人作过计算，计算模型为垂直磁化、磁化率=0.01*4PI、T0=5000nT、R=50米的圆球、水平圆柱、及2b=6米的直立板状体三种模型。

极大值与埋深的关系如图所示三、磁法测定参数：主要测定参数有：地磁总量场、垂直梯度、水平梯度四、地面高精度磁测项目野外生产的几点技术要求下面按工作顺序就野外生产中的各个主要环节进行简单的介绍。

4．1、了解当前项目的工作比例尺，工作精度，收集测区地质、地形资料，测网设计、测点坐标计算，了解测区地形、交通、人文、气候等情况，统一制定野外生产计划和预算野外生产费用。

进入工区之前应先派人将驻扎地落实好。

4.2了解测区地球磁场特征，包括地球总磁场、磁偏角、磁倾角。

这些参数以往一般直接从地球磁场分布图查获，现在有专门的计算软件，可以直接利用软件计算，也可以利用多分量磁力仪测定（如FVM400磁通门磁力仪）。

这些参数是资料解释的重要依据，必须尽量准确掌握。

了解测区内可能存在异常的地段也是必要的。

4.3了解测区经济建设情况、主要干扰源、人文分布情况，根据测区干扰物的分布情况和特点制定消除干扰物影响的方法。

4.4仪器性能的校验磁力仪的性能一般包括仪器噪声、一致性、零飘等方面。

具体操作方法将单独介绍。

4.5系统了解测区地磁日变场、日变站设置1．日变站（总基点）的选择：必须严格按《规程》要求执行，除此之外，基点位置必须埋设无磁性永久标志。

2.开工前，首先要对地磁日变场作24至72小时连续观测，选取其中2处以上变化平稳的时段，统计地磁场平均值作为日变站的T0值，此值在整个测区保持不变。

3．日变站控制范围试验地球短周期变化磁场的三分之二来源地球外部的高空等离子层，三分之一来源于地球内部的电流感应。

因此地电结构不同，其电流感应也会不同，可以造成不同地区间的日变差异，因此磁法工作（特别是大面积、区域性磁测工作）开始前，有必要进行日变控制范围的试验。

具体操作方法如下：在待测试范围内设立临时或永久日变站，在这些站上进行同步日变观测，时间在3小时以上，绘制各个日变站的日变观测曲线图，如果日变曲线形态相似，且各点地磁场差值曲线偏离平平均值一般在1nT以内，则表明在日变站控制范围内。

一般情况下，对精度要求在2nT以内磁测任务，日变站控制范围以不超过30Km为准。

2-5nT时可放宽至50Km。

4．基点联测分别在总基点和与分基点（日变站）进行同步日变观测,为避免累积误差，联测时以直接联测为宜。

联测时应尽量选择地磁扰动振幅很少的时间段进行，联测时间至少2小时以上。

野外联测结束后，选择较为平稳的时段数据（至少100个以上）分别计算各个日变站的地磁场平均值，然后求取分基点与总基点的差值，即为各基点对应的基点改正值。

4.6基点（日变站）、测点观测1．出发前的准备工作主要包括仪器内存状态检查、仪器时间设定（各仪器间时间差别必须达到秒级同步）、仪器通电检测、电池状态检查、探头接线检查、仪器工作模式设定、各类参数校对设定等等。

2．日变站观测日变站观测时间必须早时野外仪器工作时间，晚于最后一台仪器的收工时间（包括校正点的检测），日变探头高度、探头方向保持不变，日变仪、探头应有遮阳避雨措施，以避免因爆晒而影响观测精度。

日变观测人员必须至少20分钟查看一次日变仪工作情况，确保人、畜、物不去接近探头。

3．测点观测测点观测前应选好校正点，点位的的选择要在确保磁场稳定的条件下，尽量便于野外生产。

1) 观测人员严格去磁：即观测人员身上不能有任何磁性物质，常见的如手机、钥匙、打火机、皮鞋衬底、衣扣、小刀、发卡、皮带扣、鞋扣、水壶、测绳等等。

必须携带的磁性物品和设备必须与观测人员保持足够的距离。

2）原则上，野外仪器的的完整观测单元应是：校正点——测点——校正点，即始于校正点、终于校正点。

当区域性或长剖面工作时，一天内不能结束工作并回到校正点进行观测，须在当日观测的剖面末端设2-3个连续点，次日观测从重复各连接点的观测开始，并最终回到校正点观测。

当在校正点上的前后两次读数经日变改正后的差值超过两倍观测均方误差时，则该小组闭合单元工作量报废，并查明仪器不正常的原因。

3) 每个测点观测时，必须确保仪器点、线号与待测点点线号对应否则必须查明原因，并回退到可靠点，重新测量。

观测时要确保点位附近无干扰物、并保持探杆垂直、探头稳定。

对靠近陡壁或其它自然物体的点位，应将探头偏移，使探头与这些自然物保持一定距离。

4）其它各种操作，特别是异常读数、干扰处理等现象严格按《规程》要求执行。

4.7资料归档及部分日常工作每日野外工作结束，项目负责人员应对仪器情况进行记录、汇总、签字，所有原始数据均应传入电脑，并备份至优盘或磁盘，电子文档备份至少两处以上。

尽量将所有原始数据打印成纸质材料。

纸质材料签字手续必须齐全。

所有备份数据及媒体均应按照相关保密制度妥善、分类保存。

项目负责人应将每日的数据及异常情况进行仔细的检查，对存在凝问的数据应及时查明原因，必要时采取补救措施。

对异常较为明显的地段应进行异常编录。

应编制工作计划和施工进度表。

4.8地层岩石标本采集及磁参数测定严格按《规程》要求执行。

4.9各项改正包括日变改正、地形改正、正常场改正、基点改正等，各项改正按《规程》要求进行。

4.10质量检测检查项目包括定点和磁测两部分。

质量检查按三级体制运作，即小组自检、项目抽检、大队验收检查。

检查必须做到“一同三不同”，即同点位不同的时间、不同操作员、不同仪器。

项目抽检地段应考虑检查的均匀性和重点性，重点性是指异常地段重点检查。

检查工作量应满足《规程》要求。

五、仪器性能的校验磁力仪的性能一般包括仪器噪声、一致性、零飘等方面，这些性能的好坏直接关系到磁测精度的提高，因而项目正式施工前一般要对这方面的性能指标进行检验，检验通常在测区内进行。

检验结果一般要作为原始资料存档。

下面简单介绍检验方法。

5.1磁力噪声水平的测定磁力自身噪声一般来源于组成磁力仪的各类电子元件，以及探头与仪器的连接。

磁测精度的提高主要受仪器噪声水平的限制，可见噪声水平是微机质子磁力仪的主要性能指标，因而噪声水平的测定是每个项目开工之前必须进行的程序。

具体的测试方法在《规程》上有详细的介绍，下面只对本次区调项目有关的测试方法进行简单的说明。

由于本次工作投入的仪器有两种型号，分别来自不同的厂家，因而噪声测定也采取同型号单独进行的方式。

具体操作步骤如下：1）．场地、时间选择：要求测试场地磁场平稳、不受人文干扰，观测时段应选在日变平稳时段。

2）．固定探头：每个探头之间距离保持在20米左右，以避免探头之间的互相影响。

3）．同步观测：确保探头与仪器接好后，使各仪器在秒级同步的情况下进行日变测量。

4）．在上述条件下进行观测，地磁场变化对这些仪器的影响是同向的，而仪器各自的噪声对观测值的影响是无定向的，根据偶然误差的相互低消统计规律，当参与校验的仪器数量较多时，噪声对这些仪器观测值的平均值的影响将趋于零，因此可将此平均值作为变化地磁场的”真值”,可以取100个左右的观测值计算仪器噪声，其计算指标可以是噪声均方根S(这是通常采用的一种指标)，也可以是四阶差分包络值，其详细原理可以参见规程，这里不再重述。

5.2仪器一致性检验1．主机一致性校验现在的质子磁力仪大都是利用质子旋进原理测量磁场强度，也就是说，把磁场值的测量归结为核子旋进频率的测量，而频率和测量技术是很成熟的。

因而只要仪器分辩能力较高，出厂时采用了高精度的讯号发生器进行了校准，其主机一致性一般能保证，因而这项目工作一般不必每个项目都作，一年或几年作一次即可。

但对于新采购的仪器，为了掌握其性能，这项工作就变得必不可少了。

具体作法是：在磁场平稳、不受人方干扰少的地区，固定好一个探头，利用这一探头每台仪器多次轮换作日变观测，每次读数20-30次，将整个测量段的日变曲线绘出，观看曲线变化趋势是否脱节，曲线越圆滑，主机一致性越好。

2．探头一致性校验制作探头的各种材料的“磁清洁”程度，是影响磁测准确度的一个因素。

当材料以感磁为主时，则磁测时引入一个系统误差；若材料剩磁较强时，则探头在磁场中转动时还将造成转向差，虽然在这方面仪器厂家作过检查，但为了确保磁测精度，有必要进行这方面的检测，以了解各探头的致性状况。

在野外实际施工时，一般将仪器与探头固定，不会随意更换，因而在这种情况下，探头一致性工作可以不必每个测区都作。