第三章 磁力仪概述

第二节 机械式磁力仪
概述
它是磁力勘探中最早使用的一类仪 器。 1915年阿道夫· 施密特刃口式磁秤 问世，20世纪30年代末出现凡斯 洛悬丝式磁秤，它们成为广泛使用 的两种地面磁测仪器。 都是相对测量的仪器。
因其测量地磁场要素的不同，又分 为：
垂直磁力仪——测定z的相对差值
水平磁力仪——测定平面矢量H在两 个方位上的相对值。
重力矩：Pdcos(β-θ)，顺时 针
扭力矩：2τθ，顺时针
一、悬丝式垂直磁力仪
磁棒停止摆动时的力矩平衡方 程式为：
mzcosθ=Pdcos(β-θ) ＋2τθ 式中：
τ——扭力系数；
z——地磁场垂直分量； m——磁棒的磁矩 P——磁系受到的重力； θ——磁棒偏转角； d——磁系重心到支点的距离。 β——d与磁轴的夹角
若从测量磁参数的角度磁力仪可分为：
①专门测量岩石磁参数的仪器，无定向磁力仪、 旋转磁力仪等。 ②其他的质子磁力仪、超导磁力仪等可兼测磁参 数。
二、磁力仪的几个主要技术指标
技术指标
反映仪器总体性能的技术数据，通常包括：
灵敏度、精密度、准确度、稳定性、测程范围 等等。
灵敏度
磁力仪反映地磁场强度最小变化的能力(敏感
工作原理简介（以垂直磁秤 为例） 建立在静态平衡基础上。 平衡条件：
磁系旋转轴（悬丝）水平
倾斜角α =0°
磁棒放置于磁东西方向，即 磁棒的摆动面严格垂直于磁 子午面
磁棒的摆动面垂直于水平分 量，故不受水平分量的影响， 即H的作用力矩=0
磁系重心位置位于磁棒下方 偏向S面一侧
第三章 磁力仪
第一节 概述
磁力仪
通常把进行磁异常数据采集及测定岩石磁参数的 仪器，统称为磁力仪。
磁力仪的作用
为利用磁力勘探研究和勘查矿产资源，必须准确 测量磁异常的量值，这就需要有高精度的仪器。
磁力仪的发展过程
从20世纪至今，磁力勘探仪器经历了由简单到复 杂，由利用机械原理到现代电子技术的发展过程。
概述
20世纪50年代中期，帕卡德和互里安首先发 现在一线圈内装满水溶液并向线圈通以强电 流，当极化电流突然中断后大约一秒钟内，
在线圈上就可测出音频信号。
信号的频率正比于外磁场。
据此发明了V-4910质子旋进磁力仪，这种仪
器在航空、航海及地面磁测等领域均得到了
应用。
概述
质子旋进磁力仪的特点
一、磁力仪的类别
按其内部结构及工作原理，大体上可分为：
①机械式磁力仪。如悬丝式磁秤、刃口式磁秤等。
②电子式磁力仪。如质子磁力仪、光泵磁力仪、 磁通门磁力仪等。
按其测量的地磁场参数及其量值，可分为：
①相对测量仪器，如悬丝式垂直磁力仪等，它是 测量地磁场垂直分量z的相对差值。 ②绝对测量仪器。如质子磁力仪等，它们是测量 地磁场总强度T的绝对值；不过亦可测量相对值， 或梯度值。
一、悬丝式垂直磁力仪
可以证明，图中Z的变化ΔZ可
引起θ角的变化(Δθ)；
偏转范围不超过2°时，由θ角 的变化引起的仪器读数变化与 ΔZ成正比。 据此可利用Δθ引起的读数变化 测量ΔZ的值。 在仪器结构上，利用光系将偏 转角θ放大并反映为活动标线在
标尺上的偏离格数。
一、悬丝式垂直磁力仪
本章主要介绍几种不同类型磁力仪的基本原 理。
一、磁力仪的类别
按照磁力仪的发展历史，以及它应用的物理原理， 可划分为： 第一代磁力仪。 它是应用永久磁铁与地磁场之间相互力矩作用 原理，或利用感应线圈以及辅助机械装置。 如机械式磁力仪、感应式航空磁力仪等。 第二代磁力仪。 它是应用核磁共振特性，利用高磁导率软磁合 金，以及专门的电子线路。 如质子磁力仪，光泵磁力仪，及磁通门磁力仪 等。 第三代磁力仪。 它是利用低温量子效应，如超导磁力仪。
程度)，有时也称作分辨率。
二、磁力仪的几个主要技术指标
精密度
它是衡量仪器重复性的指标，系指仪器自身测定 磁场所能达到的最小可靠值。由一组测定值与平 均值的平均偏差表示。在仪器说明书中称为自身 重复精度。
准确度
仪器测定真值的能力，即与真值相比的总误差。
பைடு நூலகம்
精度
在磁力勘探工作中，通常把精密度与准确度不予 区分，统称为精度。
磁系：
主要是一根圆柱形
磁棒，它悬吊在铬、
镍、钛合金恒弹性
扁平丝的中央，丝
的一端固定于扭鼓，
另一端固定于弹簧。
一、悬丝式垂直磁力仪
磁系： 工作时磁系旋转轴(悬丝)应是水平的，磁棒摆动面严格垂 直于磁子午面。 打开仪器开关后，磁棒绕轴摆动。
N极一端稍短，S极一端稍长
一、悬丝式垂直磁力仪
一、悬丝式垂直磁力仪
基本结构——外部结构 CS2－61G型悬丝磁力仪
一、悬丝式垂直磁力仪
基本结构——内部结构 可分为四个部分：
磁系 光系
扭鼓和弹簧
夹固开关
一、悬丝式垂直磁力仪
磁系（核心部分）：
磁棒（用于感受地磁
场变化）、灵敏度螺
丝、温度螺丝、悬丝、 反光镜、铝框架
一、悬丝式垂直磁力仪
一、磁力仪的类别
若按测量地磁要素或磁异常的不同，分为：
①测量地磁要素的仪器，如测量地磁倾角的地磁 感应仪，测量地磁偏角的磁偏计，以及测量水平 强度的地磁经纬仪等。 ②测量磁异常的各种相对测量磁力仪。
若从使用磁力仪的领域来看，可分为：
地面磁力仪，航空磁力仪，海洋磁力仪，以及井 中磁力仪。
磁系工作原理
上 地面 下
S
S0
θ
θ f θ
S
西
N
o
β
东
P
一、悬丝式垂直磁力仪
磁系受到地磁场垂直强度磁 力（Z）、重力（g）及悬 丝扭力（τ）三个力矩的作 用，当力矩相互平衡时，磁 棒会停止摆动。 当力矩相互作用，处于静态 平衡时，磁棒停止摆动，三 个力矩的大小和作用方向为：
磁力矩：mzcosθ，逆时针
设在某一点上，地磁场垂直分
量为Z1，读数为S1；在另一点
上垂直分量为Z2，读数为S2。 则它们之间的垂直分量差值为
ΔZ= Z2– Z1 =ε（ S2–S1）
表明，悬丝式垂直磁力仪只能 是用于相对测量。 式中ε是一个常数，它代表每一 个读格的磁场值，叫做格值。
二、常用机械磁力仪
第三节 质子旋进磁力仪