地球物理勘探实验讲义

地球物理勘探实验讲义

实验一高精度质子磁力仪的认识与操作

一、实验目的

1.了解质子磁力仪的基本原理。

2.了解G—856的基本结构。

3.掌握G—856的操作方法。

4.了解数据输出的方法。

二、质子磁力仪的工作原理

水、煤油或酒精等液体的氢原子核中的质子因自旋而具有一个磁场，如果外加一个强大的人工磁场，那末所有质子的自旋磁矩就会顺着该人工场方向排列，当人工场突然消失时，质子将在惯性力和地磁场的共同作用下，各自以相同的相位绕地磁场方向旋进，这种运动与自旋陀螺绕着重力场方向旋进十分相象。质子旋进时会在容器内的线圈中产生一弱小的感应电信号，理论与实践证明，该信号的频率严格正比于所处位置的磁场总强度。

=2

w=

ypT

f

其中，f为旋进频率，T为磁场总强度，W为角速度，y为质子磁旋比，p为一常数。

显然，测量出感应信号的频率就可知道所测磁场的总强度。

三、质子磁力仪的基本结构及特征

一般的质子磁力仪是由两大部分组成，即探头和仪器主体,探头是一圆柱形密封容器，内装满蒸馏水或航空煤油，并且有一个沿圆柱轴向绕制的线圈，它担负产生人工激化场和产生旋进感应信号的双重作用。仪器主体主要由信号放大、分频、计频、显示、控制等部分组成，另外还有电源部分。

G—856是高精度仪器，其灵敏度0.1nT。它是目前国内较新式的微机智能型磁力仪之一。其特点是：

1.内有单片微型计算机系统控制，因此智能化程度高，能自动诊断错误，显示直观。能自动存贮和数据输出，也能自行进行观测工作，操作方便，性能稳定。

2.采用高集成化电路加之软件功能使结构紧凑可靠。

质子磁力仪的测量不受温度影响，也没有零点漂移现象，这就大大简化测量过程并提高了精度。它的局限性主要是：①在磁场梯度大的条件下不能正常工作。②在磁场总强度小于2万nT的地方不能工作；③不能直接测量磁场分量。

四、G—856型仪器的认识

1.仪器主体面板介绍

(1)发光二极管显示器分上下两排，上排可显示磁场值(五位整数和一位小数)。时间(时、分、秒)等，下排可分别显示点号、线号、日期、电池电压、调谐值和信号强度等。

(2)触摸式健盘

共有12个按健，其中10个是双功能键带有0—9的数码，其功能的选择由［SHIFT］键

决定。

下面分别予以介绍：

［READ 9］进行磁场测量读数。当按下此键时显示器上排显示batt(电池batter 简写)。下排显示此时电池电压如8.7，随即此显示熄灭，然后上排显示一个5位或6位的磁场总强度值单位为nT(若电压低于7.5V时，仪器不接受键盘命令，不极化，并且显示LO bAt，表明电池电压太低)。同时下排将显示测点号(从0开始自动加1)，显示器亮5秒后，停显。如：

［4 7 5 6 8.3］——场值

［1 2 1］——点号

［STORE 8］将读数存入存贮器。当场值显示还亮着时，按此键，可将读数存入存贮器。当场值熄灭后再按此键，则无效，且上排显示［ERROR］，表示操作出错。

［RECALL 7］从存储器中读取数据，顺序是从已存贮的最后一个测点开始，每按一次键，下一排显示点号，上排显示场值或观测时间。继续按该键，点号自动减1。

［TUNE 6］按下此键时，一开始上排显示［Sig］，下排显示信号强度如［4.8］，此值范围从0～9.9。过一会，上排显示［tune］，下排显示已经设置的调谐值如［412］。此键可用来重新设置调谐值，(请参阅仪器操作部分)。

［TIME 5］①按此键上排显示实时时间，下排显示当前线号。②在手动回放数据时按［RECALL］后，上排显示场值，此时若按［TIME］则显示该点观测的时间。③与其他健复合用于设置时间、日期和线号(详见操作方法部分)。

［FIELD 4］场值显示键，回放时，在按下［TiME］键后，用它来恢复磁场读数。

［ERASE 3］清除存贮器中的数据。

①清除最后一个测点的数据(包括时间、点号和场值)，依次按下

［READ］［RECALL］［ERASE］［ERASE］

②清除某点号以后的所有数据(包括该点)，依次按下［RECALL］［SHIFT］，下排显示［= = =］，按数字键设置某点号，然后依次按下［ENTER］［ERASE］［ERASE］

③清除整个内存，依次按［RCALL］［SHiFT］［0］［ENTER］［ERASE］［ERASE］

［AUTO 2］①与其他键组合起动或终止自动测量方式；②为自动方式设置采样时间间隔；

③设置时间和日期(详见操作方法部分)。

［OUTPUT 1］起动自动回放数据到外部设备。按此键后，上排显示［OUT］，下排显示［O］，再按［ENTER］后，开始自动回放数据，上排闪烁［OUT］，下排闪烁递增的点号。若要从某一个测点开始回放，则先按［OUTPUT］，再按［SHIFT］，此时下排显示［---- --］,键入某点号，例如89，最后按［ENTER］即可。数据全部回放完毕时，仪器鸣叫三声，上排显示［done］，下排显示［232］。

［SHIFT 0］要从键盘上键入数字前，按此键。

［ENTER］回车键，在一个连续操作后，按此键，将指令输入仪器。

［CLEAR］清除或结束某一功能的执行。

(3)圆形插座：供连接探头或数据自动回放电缆之用。

2.仪器主体箱内部分介绍

(1)电源

打开仪器箱两侧的扣子，把仪器主体从箱内抽出，首先可以看到安装电池，注意电池正负极。

(2)程度开关

在仪器底部电路板上的左下角有一组分立开关，依次标有1～8的号码。

五、仪器各功能操作方法：

1.准备工作

（1）打开箱体，按极性一一安装好电池；

（2）根据需要设置好八个程序开关状态；

（3）把探头电缆插头固定在面板插座上，探头安装在铝合金支架上或背袋内；

2.实际使用前的功能设置

（1）校对时钟

1)依次按［AUTO］、［TIME］，上排显示此刻的时间，下排为当天日期(注意，日期以元月1日为第一天，依次往后排列累计)，看是否要更改。

2)若要更改，则在上述显示的同时按［SHIFT］键，这时下排显示\-- \-- \--。

3)、键入正确的日期数(如4月13日为第103天)。假如不要改变日期，而只要改变时间，请键入原来的日期，接着键时、分，在上排显示。

4)按［ENTER］时间校正完成。

（2）设置测线号

1)按［TIME］，下排显示的是当前测线号。

2)若要重新设置，紧接着按［SHIFT］键，下排显示为------。

3)键入新的线号后按［ENTER］，设置结束。

（3）调谐

1)按［TUNE］键上排显示Sig，下排显示信号强度(0.0～9.9之间的值)。

上述显示熄灭后上排再显示TUNE，下排显示已设置的调谐值如472(调谐值范围为20，000～90，000nT的前二位或前三位)。

2)若需要更改调谐值(当信号强度太小时)，接上步按［SHIFT］后键入新的前三位或前二位数(可根据地磁图得知当地的正常场值)。

3)按ENTER；

4)检查一下新的调谐值，按［READ］读场值，再按［tune］,显示信号强度，看是否满意。如果要增加信号强度，可按上述步骤键入新场值的前三位作为调谐值；

3.测量(手动)

(1)出工前必须校对仪器时钟，使之与日变观测仪同步。

(2)质子磁力仪对探头方位无严格要求，为了获取最大的信号强度，一般使探头圆筒轴线东西向，或垂直地面，探头应离地面高些，以减弱地面随机磁干扰。读数过程中探头不要晃动。

(3)上述步骤完成后，就可以只用［READ］和［STORE］两键，完成磁测读数和存贮过程，同时存入的有日期、线号、点号和时间。手动方式时，G—856型仪器可存贮1000个测点的数据。

4.自动方式的设置

(1)自动测量(日变观测)

自动测量方式可以使磁力仪按照你设定的时间间隔自动地进行测量和存贮。它主要用来作日变观测。其操作步骤如下(假定已校正时间的条件下)。

1）按［AUTO］上排显示AUTO，下排显示上次设定的时间间隔如120，以秒为单位。 2）