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磁力儀

加拿大GEM公司是專門研發(fā)和生產(chǎn)磁力儀的專業(yè)公司，已有三十多年歷史。其生產(chǎn)的磁力儀被*為磁力儀的標準系列。該公司研發(fā)和生產(chǎn)的磁力儀共有七個系列，每個系列中都有多個品種。GEM磁力儀銷往世界各國。自2005年以來，僅一年10個月時間，國內(nèi)有關單位就購買了近300臺標準磁力儀和40多臺高精度OVERHAUSER磁力儀以及多臺三分量磁力儀。

GEM公司生產(chǎn)的磁力儀系列：
●  標準磁力儀和梯度儀系列
●  高精度OVERHAUER磁力儀和梯度儀系列
●  dIdD三分量磁力儀系列
●  鉀光泵磁力儀系列
●  Overhauser航空磁力儀
●  鉀光泵航空磁力儀
●  超高精度磁力儀

GSM－19高精度Overhauser磁力儀和梯度儀系列

                                  圖5　GSM高精度Overhauser磁力儀
1．應用領域
　　　Overhauer磁力儀是運用GEM公司的*技術開發(fā)出來的高精度磁力儀，它具有一系列*的優(yōu)點，已成為高精度的標準磁力儀觀測系統(tǒng)，它主要應用于：
●  高精度礦產(chǎn)資源探測
●　 含油、氣盆地構造探測
●  工程和環(huán)境勘探
●　 地下埋藏物和管線探測
●　地震和火山前兆觀測
●　考古
●　對物質(zhì)磁性的高精度測量
2．工作原理
     當把特殊的含有不成對電子的液體與氫原子結合起來、并在射頻（RF）磁場的極化下便產(chǎn)生Overhauser效應。也即，不成對的電子將其自身的極化強度傳輸給氫原子后，就產(chǎn)生了很強的進動信號這種進動信號對總磁場強度值具有很高的靈敏度，并可用簡單的方程式表達。于是通過測量進動信號，便可測出總磁場強度。此種磁力儀稱為Overhause磁力儀。
     由于產(chǎn)生射頻（RF）磁場所需的能量很小，并且其頻段處于進動信號頻率之外，從而消除了測量噪聲，所以Overhauser磁力儀功耗特別低，精度很高。
     此外，射頻磁化過程和進動信號的測量過程可以同步進行，因此觀測效率高， 可以高速采樣。
3．Overhauser磁力儀探頭
     Overhauser磁力儀探頭是性創(chuàng)新產(chǎn)品，它是電子學設計和量子磁力化學的*結合。
     在電子學方面，探頭內(nèi)含有反向串聯(lián)的雙拾取線圈，以壓制環(huán)境噪聲干擾，例如大氣噪聲等。在量子磁力化學方面，探頭內(nèi)充填屬于公司的溶有自由電子的富氫液體，從而增加了在射頻極化磁場作用下所產(chǎn)生的進動信號強度。
     在材質(zhì)方面探頭尺寸很小，很輕又牢固。探頭的所有材質(zhì)都是經(jīng)過仔細選擇的非磁性物，以zui大的提高信噪比。探頭方向性很小，在赤道附近也可對磁場進行地測量，在野外測量時可以不必注意探頭的放置方向。
4．Overhauser磁力儀主機
    主機包括微型鍵盤，內(nèi)置固化件的顯示界面，系統(tǒng)控制電路和數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)檢索等。為了操作方便，顯示界面具有單色文本和實時剖面顯示雙重功能，并可交互使用?？梢酝ㄟ^GEMLinkw軟件網(wǎng)頁對內(nèi)置固化件中的軟件進行升級，因此可使你的磁力儀永遠保持zui高水平，而又不必返回廠家升級。
5．Overhauser磁力儀主要優(yōu)點
Overhauser磁力儀把高精度的數(shù)據(jù)采集，工作效率和高度穩(wěn)定性有效地結合
在一起。它的觀測精度與昂貴的銫光泵一致，但在穩(wěn)定性和功耗方面具有獨到的優(yōu)點：  

●  高靈敏度、高分辨率和高觀測精度
●  超級傳感器
●  測量之前無需預熱，易于野外操作
●  數(shù)據(jù)存儲達4M字節(jié)，可擴展到32M字節(jié)
●  可編程基點站
●  快速數(shù)據(jù)傳輸
●  置于磁力儀內(nèi)的、集成式GPS用于定位測量（可選），分辨率可達5米或1米
●  寬的溫度范圍（標準型從-40到＋55攝氏度；可選型從-55到60攝氏度），可在的氣候條件下使用
●  堅固可靠的設計。使用壽命長，適應性強
●  幾乎無須保養(yǎng)，確保了更低的使用成本
●  從上更新軟件其他優(yōu)點包括：精度高、操作速度快（每秒多達5個讀數(shù)），能耗非常低
6．Overhauser磁力儀技術指標和配置
技術指標：
●  靈敏度：<0.015nT
●  分辨率：0.01nT
●  精度： 0.1nT
●  動態(tài)范圍：20000到120000nT
●  梯度容限：>10000nT/m
●　采樣率：60+,5,3,2,1,0.5,0.2秒
●　 溫飄：0.0025nT/℃（環(huán)境溫度為0到-40℃情況下）；0.0018nT/°C（環(huán)境溫度為0到+55°C情況下）
●　工作溫度：-40℃--+55℃
●　存儲32M字節(jié)，

●   尺寸及重量：
主機223×69×240mm，重2.1Kg
探頭175mm（長）×75mm（直徑），重1.0Kg
●  工作模式：
流動站：每3秒鐘自動讀取和存儲一次觀測值，測點坐標值，以及時間和日期?；c站：每3到60秒自動存儲一次觀測值，時間和日期
遙控：可選擇RS232接口進行遙控測量
●  輸入與輸出：
RS232接口數(shù)字輸出或應用6針防水插頭（選項）作模擬輸出
 標準配置
GSM-19主機，GEMLinkW軟件，內(nèi)部可充電電池，充電器，探頭和電纜以及探頭支桿，RS232電纜，運輸箱，中文操作手冊。
 保修期  兩年，終身服務。
7．高精度Overhauser磁力儀系列
●  GSM－19    Overhauser標準磁力儀，zui快讀數(shù)3秒
●  GSM－19V   Overhauser標準磁力儀＋甚低頻
●  GSM－19G   Overhauser標準磁力梯度儀（zui快讀數(shù)3秒）
●  GSM－19GV  Overhauser標準梯度儀＋甚低頻
●  GSM－19W   Overhauser Walking磁力儀（zui快讀數(shù)0.2秒）
●  GSM－19WV  Overhauser Walking磁力儀＋甚低頻
●  GSM－19GW  Overhauser Walking磁力梯度儀（zui快讀數(shù)2秒）
●  GSM－19GWV Overhauser Walking磁力梯度儀＋甚低頻
●  GSM－19GW4 Overhauser 4個探頭Overhauser Walking磁力梯度儀

dIdD三分量磁力儀

1. dIdD測量原理

在Overhause探頭上安裝兩個互相垂直的線圈，線圈懸掛在由皮青銅做成的彈簧懸絲上。

其中一個線圈平面垂直全磁場矢量F，另一個線圈平面平行全磁場矢量F。

首先向垂直F的線圈，即磁場傾角（I）線圈內(nèi)，依次輸入大小相等，方向相反的偏置電流，這兩個偏置電流所產(chǎn)生的偏轉磁場由Overhause探頭接收，并記錄下來，稱之為Ip和Im，同時也記錄下來未加偏量電流時的全磁場F。

同樣，在向平行F的線圈，即磁偏角（D）線圈內(nèi)，依次輸入大小相等，方向相反的偏置電流，這兩個偏置電流所產(chǎn)生的偏轉磁場由Overhause探頭接收，并記錄下來，稱為Dp和Dm，同時也記錄下來未加偏置電流時的全磁場F。

應用簡單算法就可以確定全磁場F的傾角（I）和偏角（D）的瞬時變化dI和Dd。

如果我們知道觀測地區(qū)的地磁場傾角（I）和磁場偏角（D），我們把dI和dD與它們相加便可知道該地區(qū)的地磁場傾角和地磁場偏角的瞬時變化。
 

2. dIdD技術指標

   ● 靈敏度：0.01nT@5秒

●  分辨率：0.01nT

●  精度：0.2nT

●  動態(tài)范圍：20000到120000 nT

●  梯度容差＞10000 nT/m

●  工作溫度：－40℃—+55℃

●  溫度飄移： ＜0.1nT/℃

●  長時間漂移： ＜2nT/年

●  功耗：1.5W，12V供電

●  采樣率：

    ① 1.0秒---5.0秒

    ② 0.5秒—2.5秒

    ③ 0.2秒—1.0秒

●   測量范圍：磁傾角I。≤±900，磁偏角D0≤1800

●   操作模式：自動或遠程控制

●   尺寸和重量：223×69×240mm（主機）

               直徑250mm（探頭）

3.dIdD標準配置

   GSM- 90主機；dIdD探頭及電纜；dIdD軟件；12VDC電瓶；RS-232電纜；手冊。

 可選件：GPS給出的時間值。

4. dIdD的安裝

  ●  實時接收D+，D-，I+，I-和F的原始圖像

●  應用1分鐘高斯濾波器處理原始數(shù)據(jù)。

●  從處理后的數(shù)據(jù)計算△I，△D和x,y,z。

    進一步平均化或者深加工可以從存儲的文件中操作：

●  在屏幕上顯示原始數(shù)據(jù)的值并計算

●  顯示全磁場 F，x,y,z傾角和偏角的圖表

    GSM-19FD dIdD Installation illustration

 圖7  dIdD安裝圖

  唐瑞君

北京地森海科技發(fā)展有限責任公司