2005-海洋磁力仪的原理与技术指标对比分析-《海洋科学》
海洋试验中的海洋磁场变化研究
海洋试验中的海洋磁场变化研究近年来，随着科技的不断发展，人类对于海洋磁场变化的研究与探索也越来越深入。
海洋磁场变化是指海洋中地球磁场的变化情况，对于地球科学研究和海洋资源开发具有重要意义。
本文将就海洋磁场变化的研究进行探讨，以期对这一领域有更为全面的了解。
首先，我们需要了解什么是海洋磁场。
地球拥有一个巨大的磁场，即地球磁场，它是由地球内部的液态外核产生的。
海洋中的水和矿物质含有一定的电导率，当它们在地球磁场的作用下运动时，就会产生一个被称为海洋磁场的磁场。
海洋磁场具有许多特性，如强度、方向等，它们对于了解海洋环境和地球内部结构具有重要意义。
海洋磁场的变化是指海洋磁场的强度和方向随时间发生的变化。
海洋磁场的变化受到许多因素的影响，其中包括地球磁场的变化、海洋流动的影响、地壳运动等。
通过研究海洋磁场的变化，我们可以了解地球磁场的变化情况，从而推断地球内部的活动和演化过程。
海洋磁场变化的研究可以通过海洋磁场观测站等手段进行。
海洋磁场观测站是一种能够长期监测海洋磁场变化的设备，它通常会布设在远离人类活动干扰的海洋区域。
观测站会定期记录海洋磁场的强度和方向，并将数据传回地面。
通过分析这些数据，科学家们可以研究海洋磁场的变化规律。
通过海洋磁场变化的研究，科学家们可以得出许多有价值的结论。
首先，海洋磁场变化可以指示地球地壳的运动，从而研究地壳运动的模式和规律。
其次，海洋磁场的变化还可以与地球磁场的变化联系起来，从而研究地球磁场的演化过程。
此外，海洋磁场变化的研究还可以揭示海洋环境的变化和演化过程，为海洋资源开发提供科学依据。
近年来，随着海洋磁场变化研究的不断深入，我们对海洋磁场变化的理解水平也在不断提高。
科学家们利用卫星观测、观测站数据等多种手段，不断探索海洋磁场变化的规律和机制。
他们发现海洋磁场的变化与海底地壳扩张、地球磁场的演化等有着密切的联系。
这些研究成果不仅有益于提升我们对地球内部的认知，还为海洋资源的合理开发和保护提供了科学依据。
海洋磁力仪的原理与技术指标对比分析
海洋磁力仪的原理与技术指标对比分析第 26卷第 2期海洋测绘Vo l126 , No12 2006年 3 月 M a r1, 2006 H YDRO GRA PH IC SURV EY IN G AND CHAR T IN G海洋磁力异常逼近方法研究1 1 12 1金绍华 ,于波 ,刘雁春 ,翟国君 ,边刚( )11海军大连舰艇学院海洋与测绘科学系 ,辽宁大连 116018; 21海军海洋测绘研究所 ,天津 300061摘要 : 通过对常用的数值逼近方法的分析和研究 ,针对海洋磁力测量的特点 ,仿真计算分析了移动曲面法、H a rdy多面函数法、Shep a rd法和 Kriging法在不同情况下的插值精度。
同时 ,给出了一个实例来计算分析四种逼近方法插值精度。
仿真与实例计算结果表明 ,已知点的分布情况及磁异常变化情况不同时 ,四种逼近方法的插值精度是不同的。
针对不同的情况 ,本文总结出了适合于海洋磁力异常逼近的方法。
关键词 : 海洋磁力异常 ;逼近 ;插值精度+ 中图分类号 : P31816 3 ( ) 文献标识码 : A 文章编号 : 1671 23044 2006 0220006 2032 2 ( ) z x, y = a+ ax + ay + ax y + ax+ ay 0 1 2345 1 引言 ( ) 1( ) ( ) 式中 , z x, y 为已知点 x, y 的磁力异常值 , a、a、 0 1 ,得到由于海洋磁力测量属于点线状测量模式a、a、a、a为拟合系数。
2 3 4 5 的观测结果往往是离散的 ,然而海洋磁场本身却是( ) 由 1 式依据最小二乘原则可以求得拟合系数连续的 ,因此 ,根据观测的离散数据寻找磁场的解析a、a、a、a、a、a, 即可得到曲面方程。
然后依据曲 0 1 2 3 4 5 表达式一直在不断研究探索。
将离散的磁异常值表面方程可求得任一未知点处的逼近值。
示成解析形式 ,便于利用计算机仿真技术模拟海洋[ 3 ]磁场的变化形态 ,反映测区的总体特征。
海洋磁力仪探测实施方案
海洋磁力仪探测实施方案一、前言。
海洋磁力仪是一种用于测量海底磁场的仪器，通过对海底磁场的测量，可以获取地球内部结构和地质构造的信息，对海洋地质勘探和资源调查具有重要意义。
本文档将详细介绍海洋磁力仪探测的实施方案，包括前期准备、仪器配置、数据采集和处理等内容，以期为相关工作提供指导和参考。
二、前期准备。
1. 确定探测区域，根据勘探目的和需求，选择合适的海域进行磁力仪探测，考虑海底地质情况、水深、海洋气象等因素。
2. 准备船只和设备，选择适合的调查船只，并配备海洋磁力仪及其相关设备，确保设备完好，能够正常工作。
3. 组织人员，确定调查人员组成及任务分工，包括仪器操作人员、数据采集人员、数据处理人员等，保证人员配备到位。
三、仪器配置。
1. 安装海洋磁力仪，根据调查船只的结构和要求，选择合适的位置进行海洋磁力仪的安装，确保仪器稳固、准确。
2. 调试仪器，在实施探测前，对海洋磁力仪进行调试和校准，确保其工作正常，数据准确可靠。
3. 检查相关设备，检查和测试与海洋磁力仪相关的设备和仪器，包括电源供应、数据采集系统、通信设备等，确保其正常运行。
四、数据采集。
1. 测量路径规划，根据探测区域的地质特征和勘探要求，制定合理的测量路径和方案，确保全面、有效地覆盖目标区域。
2. 实施测量，在船只航行过程中，根据测量路径和方案，进行海洋磁力仪的数据采集工作，确保数据的准确性和完整性。
3. 实时监测，在数据采集过程中，对海洋磁力场进行实时监测和记录，及时发现并处理可能出现的问题。
五、数据处理与分析。
1. 数据传输，将采集到的海洋磁力数据传输至数据处理中心，确保数据的完整性和安全性。
2. 数据处理，对采集到的海洋磁力数据进行处理和分析，包括数据清洗、滤波、校正等步骤，得到准确的地磁场数据。
3. 结果解释，根据处理后的数据，进行地磁场的解释和分析，获取目标区域的地质信息和构造特征，为后续工作提供科学依据。
六、总结。
海洋磁力仪探测是一项复杂而重要的工作，需要充分的前期准备和精细的实施方案。
海洋磁力测量及海洋磁异常的应用
海洋磁力测量及海洋磁异常的应用摘要海洋磁力测量是海洋地球物理调查方法之一,是以海底下岩层具有不同的磁性并产生大小不同的磁场为原理,在海上进行地球磁场测定。
简要介绍海底磁力测量的发展及其特点,设计与实施和海底磁异常的应用。
关键词海洋磁力测量;磁异常;应用海洋面积几乎占整个地球表面面积的四分之三,所以在海洋上若不进行磁力测量,地磁科学就失去了意义,地磁场的各种现象也就不会在航海中到如此广泛的实际应用。
不论在地球表面上还是地球以外的直接观测,都证明地球的周围存在着磁场。
可是,如果在相互距离足够远的各点上进行同样的试验,就会发现:对于整个地球表面而言,磁场不是均匀的。
海洋磁力测量最主要的目的是为了保证航海的需要及研究海底的构造。
海洋上的磁场是非常复杂的,特别是直接观测海底是很不容易的,因此,海洋磁力测量具有一些独特的特征。
1 海洋磁力测量1.1 海洋磁力测量的特点海洋磁力测量具有如下的特点:一方面要在不断改变着自己的空间位置(船本身在航行,洋流在流动等)的船上进行观测;同时船本身的固有磁场也在随船的空间位置的改变而改变。
因此,在制定观测方法时应同时考虑这两方面的因素。
1.2 海洋磁力测量的发展在哥伦布发现磁偏角之后的200多年间,海洋上的磁力测量只是偶然现象。
17世纪末,英国海军对磁偏角和磁倾角首次做了系统的测量。
根据此次获得的数据出版了第一份地此图,这是一张保证航海安全的磁偏角图。
1757年,W.蒙顿和J.多德松利用在考察船和商船上进一步观测的大量数据结果,编制了大西洋和印度洋按纬度和经度每隔5°等距点上的磁偏角一览表,作者在表的序言中指出,他们利用了5万个以上的观测数据。
在18世纪和整个19世纪时期,除了在船上测定磁偏角之外,还开始对磁偏角和水平分量进行观测,当时的观测精度不是很高。
整个海洋上大规模的系统测量工作始于1905年,是由美国的卡纳奇研究所用专门装备的船只完成的,并编制了世界磁地图。
海洋磁力仪分类
海洋磁力仪分类
海洋磁力仪可以根据其用途和测量原理进行分类。
以下是一些常见的海洋磁力仪分类：
1. 海洋地磁观测仪：用于测量海洋中地球的磁场变化。
这种磁力仪通常安装在船只或浮标上，通过记录磁场强度和方向的变化，可以研究地球的磁场特性以及地磁活动。
2. 海底磁力仪：用于在海底获取地球磁场数据。
这种磁力仪通常被放置在潜艇或遥控无人潜水器中，通过测量海底磁场的变化，可以研究地球的地壳构造和板块运动等地质现象。
3. 陆地与海洋交界处磁力仪：用于在陆地与海洋交界处进行磁场测量。
这种磁力仪通常安装在岸边或近海浮标上，通过记录陆地与海洋交界处的磁场特征，可以研究地壳运动、地磁场变化以及地震活动等。
4. 海洋磁性探测仪：用于探测海底矿产资源中的磁性物质。
这种磁力仪通常通过测量海底磁场的变化，可以探测到磁性矿物的分布情况，对海域的地质勘探和矿产资源评价
具有重要意义。
这些分类只是基于一些常见的用途和原理进行的，并不是详尽无遗的分类。
在实际应用中，还可能存在其他类型的海洋磁力仪。
海洋磁力仪性能指标分析与测试
第36卷第6期2016年11月海洋测绘HYDROGRAPHIC SURVEYING AND CHARTINGVol. 36,No. 6Nov.,2016D01:10.3969/j.issn.1671-3044.2016.06.009海洋磁力仪性能指标分析与测试任来平\王耿峰、张哲、马越原2,葛忠孝1(1.海军海洋测绘研究所，天津300061; 2.解放军信息工程大学地理空间信息学院，河南郑州400052)摘要：海洋磁力仪性能测试和评价是海洋磁力测量前期技术准备的重要内容，也是当前海洋磁力测量规范要 求的薄弱环节。
研究了海洋磁力仪的性能指标的具体含义，提出了切合实际的海洋磁力仪性能指标测试内容、流 程、方法和要求，采用G-882G SX海洋磁力梯度仪实测数据，计算了海洋磁力仪动态噪声、内符合精度和外符合精 度等关键指标，为海洋磁力仪性能测试工作提供了技术指导，也为海洋磁力仪国产化中面临的性能指标论证和设 计提供了依据。
关键词：海洋磁力仪;性能指标;测试方法;G-882G SX;动态噪声；内符合精度;外符合精度中图分类号：P716+.82 文献标志码：B文章编号：1671-3044(2016)06-0038-051引言随着国家海洋开发战略的实施，海洋磁力仪的应用更加普遍。
按照工作原理，目前使用的海 洋磁力仪可划分为质子磁力仪和光栗磁力仪，均 属于电子仪器[1-2]。
不同类别的磁力仪均具有其优缺点，分别适用于不同的作业场合和作业条件，无法相互取代[3-4]。
国内常用的海洋磁力仪主要 有美国G eom etries公司G-882型光栗磁力仪[5]和 加拿大Marine M a g n e tic s公司的S e a S P Y型 O verhauser质子磁力仪[6]。
质子磁力仪的绝对准确度高、技术成熟、成本低，适用于采样率较低的 绝对测量。
光栗磁力仪采样率最高、噪声水平低，适用于采样率和灵敏度要求较高的相对测量，但 其存在盲区和能耗高等不足。
应用核磁共振技术采集海洋生物样品的信息
应用核磁共振技术采集海洋生物样品的信息随着科技的发展和进步，人们对海洋生物的研究也日益深入。
海洋生物的种类繁多，有的是重要的食品资源，有的可能具有药用价值，而对于一些深海生物来说，人们对它们的研究甚至可以帮助我们更好地了解地球的历史和演化。
因此，如何精准、高效地采集海洋生物样品的信息显得尤为重要。
本文将介绍一种先进的方法——核磁共振技术（NMR），并探讨它在海洋生物研究中的应用。
一、核磁共振技术简介核磁共振技术是一种利用原子核自身特有的性质进行研究的技术。
其核心原理是在一定的磁场中，物质的原子核会产生共振现象，其共振频率可以用来研究物质的性质和结构。
通俗来说，就是通过原子核在磁场中的行为来获得样品的信息。
核磁共振技术具有许多优点，比如高分辨率、对样品无损伤等，因此在许多领域都得到了广泛应用。
而在海洋生物研究中，利用核磁共振技术采集样品信息尤为重要，它不仅可以用于生物结构、代谢等方面的研究，还可以帮助人们更好地了解海洋生物的生态及其与环境的关系。
二、核磁共振技术在海洋生物研究中的应用1.代谢研究代谢是生命活动的基础，采集海洋生物样品进行代谢研究可以帮助我们更好地了解其生物学特性和适应环境的策略。
核磁共振技术可以帮助人们探究海洋生物样品中的代谢产物和代谢途径，帮助人们了解海洋生物的不同代谢途径及其反应机制。
2.生物结构研究海洋生物有着独特的生物结构，有的生物可能具有很强的生物活性，因此探究其生物结构是非常重要的。
核磁共振技术可以帮助人们通过分析海洋生物样品中的化合物来了解其结构。
比如，人们可以利用核磁共振技术探究海洋生物中的蛋白质、多糖类化合物等成分，帮助人们揭示生物大分子的构象和功能特性。
3.环境与生态研究海洋是一个复杂的生态系统，海洋中的生物种类繁多，而且它们受到海洋生态系统的影响。
核磁共振技术可以用来研究海洋生物中的微量元素（如铁、锌）以及其他受外界环境干扰的因素，帮助人们了解海洋生物与其他生态因素之间的关系。
海洋磁力探测技术的应用研究
海洋磁力探测技术的应用研究海底管线主要包括供水、供油、供气、排污等铁质、水泥质的管线和供电、通信等电缆和光缆，均存在明显的磁异常状况，可以用来快速准确探明海底管线的平面位置和走向，其优点是显而易见的，并且完全不受海底管线的埋深限制。
但是，由于磁法勘探的基础是海底管线与周围介质的磁性差异，这种差异容易受到管线埋深和周围介质的影响，另外，鉴于磁法勘探的深度确定是通过数学计算或正反演拟合而得，故其在纵向深度的探测精度需要其他更加直接的方法验证，比如人工探摸验证，或者采用其他的物探方法进行验证。
标签：海洋；磁力；探测技术1 工作原理1.1 海洋磁力测量技术光泵磁力仪建立在塞曼效应基础之上，下图所示为光泵磁力仪原理框图。
一个装有碱金属蒸气的容器（吸收室）是光泵磁力仪的核心部件。
光源产生的光线经过透镜、滤镜和偏振片后形成红外圆偏振光，偏振光随即通过吸收室，之后光束聚焦在一个红外光检测器上。
图1 光泵磁力仪原理框图红外圆偏振光进入吸收室后，光子将撞击到碱金属原子。
如果碱金属原子拥有相对于光子合适的自旋方向，光子将被捕获并使得碱金属原子从一个能级跃迁到另一个高能级，光子被捕获使得光束强度被削弱。
一旦大多数碱金属原子已经吸收过光子并处于不能再吸收其它光子的状态，则吸收室所吸收的光线将大幅度减少，并将有最多的光线击中光检测器。
这时如果有具特定频率的震荡电磁场进入吸收室内，原子将被重新激发至能够吸收光子的方向上，这时将有最少的光线击中光检测器。
这个特定频率被叫做拉莫尔频率（f），拉莫尔频率与环境磁场有着精确的比例关系，因而可以通过测量光检测器上光强度最弱时的震荡电磁场的频率来测量环境磁场T的大小。
即T=Kf （1）式中T为被测环境磁场，f为拉莫尔频率，K为比例因子。
K对于特定的碱金属来说为一常数，K因碱金属的不同而改变。
当外磁场T变化时，改变此震荡电磁场的频率，使其始终维持通过吸收室的光线最弱，即使震荡电磁场的频率自动阻踪外磁场的变化，从而实现对外磁场T的连续自动测量。
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实验与技术EXPERIM EN T&TECHNOLO GY 海洋磁力仪的原理与技术指标对比分析裴彦良1,2,梁瑞才1,2,刘晨光1,2,韩国忠1,2,李正光1,2(1.国家海洋局第一海洋研究所,山东青岛266061;2.海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室,山东青岛266061)摘要:针对现今世界市场上海洋磁力仪产品型号较多、技术指标复杂、应用范围不尽相同,产品的选用存在一定困难等问题,分别介绍了3种不同类型的磁力仪的工作原理,具体对比分析了各种磁力仪的技术指标,并简单介绍了磁力仪的应用及梯度仪组合方式。
结果表明标准质子旋进式海洋磁力仪灵敏度较低,存在进向误差,但无死区,价格最为低廉,适合于对灵敏度要求不高的工程和科研地球物理调查。
Overhauser海洋磁力仪的灵敏度高,无进向误差,无死区,价格便宜,适合于大多数工程和科研地球物理调查。
光泵式海洋磁力仪灵敏度和采样率最高,梯度容忍度最大,但存在死区和进向误差问题,适用于高精度的海洋磁力梯度调查和航空磁力调查。
分析结果显示:各种类型的磁力仪各有优势,具体选用应以具体情况而定。
关键词:海洋磁力仪;梯度仪;质子旋进;Overhauser海洋磁力仪;光泵;技术指标中图分类号:P318.63 文献标识码:A 文章编号:100023096(2005)1220004205 磁法勘察一直是地球物理调查的重要内容,特别是在海洋地球物理调查中,由于海上地震勘察耗资巨大,大面积地震调查比较困难,所以磁法勘察就更为重要。
世界各国对海洋调查越来越重视,磁法勘察仪器也得以快速发展。
磁力仪按工作原理可以分为质子旋进式、欧弗豪塞(Overhauser)式和光泵式等3种不同类型。
经过几十年的发展,海洋磁力仪在灵敏度、分辨率和精度等方面有了很大提高,并出现了多种类型的海洋磁力梯度仪。
现在生产磁力仪的厂家主要有中国船舶重工集团公司第七研究院第七一五研究所,美国GEOM ETRICS公司,加拿大Marine Magnetics公司,加拿大GEM System公司和法国G eomag SARL公司等,这些公司分别侧重于生产和研发其中一种或两种类型的磁力仪并各具特色。
作者简单介绍磁力仪的应用及梯度仪组合方式,介绍3种不同类型的磁力仪的工作原理,对比分析3种类型磁力仪的技术指标。
1 工作原理质子旋进式磁力仪和光泵式磁力仪是磁力仪的两种基本类型,它们的工作原理完全不同,而Over2 hauser磁力仪是对质子旋进式磁力仪的发展,并不是磁力仪一种独立的类型,下面分别介绍这3种磁力仪的工作原理。
1.1 质子旋进式磁力仪工作原理标准质子旋进式磁力仪原理框图如图1所示,其传感器内装有少量富质子(氢原子核)的液体(例如煤油或甲醇),在这些富含氢原子核的液体中,其它分子的电子轨道磁矩和自旋磁矩、原子核自旋磁矩都成对地彼此抵消,只有氢原子核的自旋磁矩没有抵消,并显示微弱的磁矩。
在外磁场为零时,氢原子磁矩是任意取向的。
如果在液体的周围加有强大的人造磁场(由线圈产生),此磁场引起液体内大多数质子自旋方向偏向一方,自旋轴都将转至人造磁场方向上定向排列。
如果人造磁场突然消失,这时氢原子将在原有的自旋惯性力和地磁场力的共同作用下,以相同相位绕地磁场方向进动,即质子旋进。
质子旋进初始阶段因相位相同,显示出宏观的磁性,它周期性地切割在容器外的线圈,产生电感应信号,其频率和质子旋进频率相同。
由于热搅动的作用,进动的一致性将下降,从而导致电感应信号随之急剧下降,所以要在信噪比收稿日期:2003212217;修回日期:2005203201基金项目:国际海底区域研究开发项目(D Y105203201205)作者简介:裴彦良(19772),男,河北廊坊人,助理研究员,硕士,主要从事海洋地球物理研究,电话:0532288967483,E2 mail:peiyanliang@较高的的时候,也就是衰变的前0.5s 测量质子旋进频率。
质子旋进频率和地磁场有如下关系:T =23.4874f式中f 是质子旋进频率,T 是地磁场,单位为n T 。
此式表明T 与f 成正比,只要测量旋进信号的频率,就可以得到地磁场的大小。
图1 质子旋进式磁力仪原理框图Fig.1 Block diagram of a proton precession magne 2tometer美国GEOM ETRICS 公司70年代生产的G -801磁力仪和最新生产的G -877磁力仪均属于质子旋进式海洋磁力仪。
1.2 Overhauser 磁力仪工作原理如前所述,Overhauser 磁力仪是在上述质子旋进式磁力仪基础上发展而来的一种磁力仪,尽管它仍基于质子自旋共振原理,但Overhauser 磁力仪在多方面与标准质子旋进式磁力仪相比有很大改进。
Overhauser 磁力仪和质子磁力仪之间的明显不同点是Overhauser 效应通过电子2质子偶合现象达到质子极化的目的。
一种经过特殊加工的含有一种自由放射性原子(带有一个游离电子的原子)的化学试剂被加入到富质子液体中。
当被暴露于特定跃迁能级相应的低频射频射线中时,游离电子很容易被有效地激发。
这时它并不辐射出射线以释放能量,而是将能量传送给附近的质子。
这就可以不用施加强大的人造磁场来极化质子。
这一点的重要性在于Overhauser 磁力仪最大输出信号取决于Overhauser化学试剂的设计,而不是取决于输入传感器的能量。
因此,只使用1～2W 的能量磁力仪传感器就可以产生清楚的强大的进动信号。
而标准质子磁力仪则即使耗费数百瓦的能量也不能产生相同能级的信号。
Overhauser 磁力仪的另外一个优点是传感器的极化可以和进动信号的测量同时进行。
这成倍提高了该磁力仪的可用信息量,比标准质子磁力仪的采样频率更高。
因为Overhauser 磁力仪和标准质子磁力仪同样是测量质子共振谱线,所以它们具有同样出色的精度和长期稳定性特征。
除此以外,Overhauser 磁力仪带宽更大,耗电更少,灵敏度比标准质子磁力仪高一个数量级。
加拿大Marine Magnetics 公司生产的SeaSP Y 磁力仪、加拿大GEM System 公司生产的GSM 219M 浅拖海洋磁力仪以及法国Geomag SARL 公司生产的SMM 2III 海洋磁力仪都属于这种Overhauser 磁力仪。
1.3 光泵磁力仪基本原理光泵磁力仪建立在塞曼效应基础之上,图2所示为光泵磁力仪原理框图。
一个装有碱金属蒸气的容器(吸收室)是光泵磁力仪的核心部件。
光源产生的光线经过透镜、滤镜和偏振片后形成红外圆偏振光,偏振光随即通过吸收室,之后光束聚焦在一个红外光检测器上。
图2 光泵磁力仪原理框图Fig.2 Block diagram of a optically pumped magnetometer红外圆偏振光进入吸收室后,光子将撞击到碱金属原子。
如果碱金属原子拥有相对于光子合适的自旋方向,光子将被捕获并使得碱金属原子从一个能级跃迁到另一个高能级,光子被捕获使得光束强度被削弱。
一旦大多数碱金属原子已经吸收过光子并处于不能再吸收其它光子的状态,则吸收室所吸收的光线将大幅度减少,并将有最多的光线击中光检测器。
这时如果有具特定频率的震荡电磁场进入吸收室内,原子将被重新激发至能够吸收光子的方向上,这时将有最少的光线击中光检测器。
这个特定频率被叫做拉莫尔频率(f ),拉莫尔频率与环境磁场有着精确的比例关系,因而可以通过测量光检测器上光强度最弱时的震荡电磁场的频率来测量环境磁场T 的大小。
即T =Kf式中T为被测环境磁场,f为拉莫尔频率,K为比例因子。
K对于特定的碱金属来说为一常数,K 因碱金属的不同而改变。
当外磁场T变化时,改变此震荡电磁场的频率,使其始终维持通过吸收室的光线最弱,即使震荡电磁场的频率自动阻踪外磁场的变化,从而实现对外磁场T的连续自动测量。
各种光泵磁力仪传感器吸收室内的碱金属可能不同,现在使用的有钾、钠、铯、铷等。
另外吸收室内也可以使用某些惰性气体例如氦。
中国船舶重工集团公司第七研究院第七一五所研制的G B25,G B26磁力仪和美国GEOM ETRICS公司生产的G2880,G2881磁力仪都是光泵式海洋磁力仪,前者是氦光泵磁力仪后者是铯光泵磁力仪。
根据有关文献报道,钾光泵磁力仪在灵敏度、绝对精度和采样速度等方面比铯光泵磁力仪有着更为出色的表现,但现在钾光泵磁力仪多用于陆地和航空磁法勘察,笔者尚未见到钾光泵海洋磁力仪。
2 海洋磁力仪的应用及梯度仪组合方式海洋磁力仪的应用范围很广,除了包括科研方面的常规地球物理调查外,在工程方面的应用也越来越广泛,在各种路由调查中一定要做的如海底油气管线、海底光缆及通讯电缆调查,在海洋石油工业中的钻探井场调查,事故处理方面海底沉船、失事飞机的寻测。
在环境保护方面,对河流、湖泊、港口的污染沉积物探测等等。
磁力仪在军事上的作用也越来越受到重视,如在反潜、搜寻海底军火等方面的应用。
另外,为了消除日变的影响、削弱涌浪噪音和提高磁性体探测效率,可以使用磁力梯度仪。
由于三维地磁场有3个梯度方向可以测量,即垂直方向、水平方向(垂直于航迹方向)和经度方向(沿航迹方向),这样一维梯度仪的组合方式也就有垂直组合、水平横向组合(图3a)、水平纵向组合(图3b)3种。
垂直组合梯度仪可以用于测定电缆管线等磁性体的埋深,水平横向组合的梯度仪在追踪电缆管线等磁性体时可以减少拖曳深度,水平纵向组合的梯度仪削弱地质体的影响而突出沉船、炸弹等块状磁性体,用在环境调查方面可以突出浅层沉积削弱深层地质体影响。
二维梯度仪(图3c)可以同时确定磁源的位置和埋深,而三维梯度仪(图3d)则可以在确定磁源三维空间位置的同时确定磁性体的大小。
图3 海洋梯度仪组合方式Fig.3 Combined modes of t he gradiometer(a)横向组合的一维梯度仪;(b)纵向组合的一维梯度仪;(c)二维梯度仪;(d)三维梯度仪(a)a transverse one dimensional gradiometer;(b)a longitudinal one dimensional gradiometer;(c)atwo dimensional gradiometer;(d)a t hree dimensionalgradiometer3 磁力仪性能指标及几种典型磁力仪性能指标的对比由于磁力仪的性能指标参数较多,为了便于理解,下面对其中主要几项进行介绍。
分辨率是指磁力仪在规定测量范围内可能检测出的磁场最小变化量的能力。
分辨率由测量结果有效位的位数反映,一般情况下其数值比灵敏度的数值高一个数量级。
灵敏度是指在相同磁场强度条件下重复读数的相对不确定性的统计值,是传感器基本噪音电平的直接函数。