磁法勘探仪器
第二章(2)磁法勘探(岩矿石磁性、磁力仪与磁法勘探野外工作方法)
90 80 70 60 50 40 30 20 10
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210
κ（磁化率） Mr （剩余磁化强度） M （总磁化强度）。
• 岩石的剩余磁性
• 自然界中岩石在成岩时期的地磁场作用下所 获得的剩余磁性，称为天然剩余磁性，通常 用NRM (Natural Remanent Magnetism)表 示，它是古地磁学的研究对象。
• 不同类别的岩石获得的天然剩余磁性的类型 是截然不同的。
（二）矿物的磁性
1、反磁性矿物 κ（磁化率）很小，一般为10-5 SI（ κ）
常见矿物有：岩盐、石膏、方解石、石英、大理石、 石墨、金刚石及长石
2、顺磁性矿物 κ< 10-3 SI（ κ）
常见矿物有：黑云母、角闪石、辉石、蛇纹石、 及石榴子石等。
3、铁磁性矿物 κ及Mr 都很大；
常见矿物有：磁铁矿、钛磁铁矿、磁赤铁矿、磁黄 铁矿等。
■ 磁法勘探资料整理与图示：
1、资料整理：求得各测点相对于基点的磁场差值
在强磁场区，磁异常按下式计算：
B B观 －B基点
在弱磁场区，磁异常按下式计算：
B B观 － B基点 B日变 B高程 B纬度
2、磁异常的图示 基本图件与重力勘探一样
• 天然剩余磁性的类型有: 热剩余磁性，化学 剩余磁性，沉积剩余磁性和粘滞剩余磁性。
• 1、热剩磁TRM (Thermal RM)
• 火成岩的剩余磁化方式主要是热剩磁。
• 所谓热剩磁就是炽热熔岩，其温度都在 磁性矿物居里点 (500一7000C)以上，从 地下喷出地面后在地磁场中冷却至常温 的过程中，磁性矿物因受到当地、当时 地磁场的作用，而平行于地磁场的方向 被磁化，其结果获得很强的剩磁，这种 剩磁称为热剩磁。
磁法勘探设备的技术特点和优势分析
磁法勘探设备的技术特点和优势分析磁法勘探是一种常用的地球物理勘探方法，通过测量地球表面上的磁场信息来推测地下的地质结构和矿产资源的分布情况。
磁法勘探设备是磁法勘探工作中的核心装备，具有独特的技术特点和明显的优势。
本文将详细介绍磁法勘探设备的技术特点和优势，帮助读者更好地了解和应用这一技术。
一、技术特点：1. 非接触性测量：磁法勘探设备通过测量地球表面的磁场信息来推测地下的地质结构和矿产资源的分布情况。
与地震勘探等需要使用探针接触地面的勘探方法相比，磁法勘探无需直接与地质介质接触，可以在较大范围内进行非接触性的测量，减少了对地质环境的干扰。
2. 高分辨率：磁法勘探设备可以实现较高的分辨率，能够探测到较细小的地质异常。
磁法勘探利用地下矿区的磁性异常信息，通过对磁场的精确测量和分析，可以识别出矿体、断层、岩性变化等地质结构，提供高分辨率的地下信息。
3. 无需破坏：磁法勘探设备无需在地质介质中进行钻孔或破坏性工作，可以在地表上进行勘探测量。
这意味着磁法勘探可以有选择地对特定区域进行勘探，减少了对环境和地质资源的破坏，更加经济环保。
4. 可广泛应用：磁法勘探设备适用于各种地质环境和矿产类型的勘探工作。
它可用于找矿、勘探地下水资源、地壳构造研究等领域，广泛应用于矿产勘探、城市规划、环境保护等领域。
二、优势分析：1. 经济高效：磁法勘探设备的运行成本相对较低，且能够通过较少的仪器设备实现较大范围的勘探工作。
与其他地球物理勘探技术相比，磁法勘探在勘探成本和时间上具有一定的优势，非常适合中小型矿山和地质勘探单位使用。
2. 无侵入性：磁法勘探设备无需进行地下钻孔或开挖工作，对地质环境没有破坏性影响，既可以快速进行勘探测量，又可以准确获取勘探结果。
这种无侵入性的特点使得磁法勘探成为环境保护和城市规划领域的重要工具。
3. 高空间分辨率：磁法勘探设备可实现高空间分辨率的测量，能够探测到较小的地质异常。
在矿产勘探中，可以帮助确定矿体的边界和规模；在工程勘探中，可以帮助确定地下管线和隧道的位置；在地壳构造研究中，可以揭示地壳构造的细节。
磁法勘探
第二节 岩矿（石）的磁性
一、岩矿（石）磁性的组成
二、岩(矿)石的剩余磁化强度
1．热剩磁
在外磁场作用下，磁性物质由高温冷却到一般温度后保留下来的磁化强度值。这 类剩磁强度很大，且特别稳定，是岩浆岩剩磁的主要生成方式。岩浆岩的剩磁一般 都大于感磁，剩磁的方向也大多与现代地磁场不一致，甚至反向。
2．碎屑剩磁
井中磁测是地面磁测向地下的延伸，主要用于划分磁性岩层，寻找盲矿 等。其资料对地面磁测起印证和补充作用。
4、重力、磁法勘探的异同点
磁法勘探和重力勘探在理论基础和工作方法上有许多相似之处，但是它们之 间也存在—些基本的差别。
(1)就相对幅值而言，磁异常比重力异常大得多。我们知道，地壳厚度变化 引起的重力异常最大，达－5600 g．u，若正常重力以9800000 g．u计 算，则最大重力异常值也仅为正常重力值的千分之五。强磁性体产生的磁异 常高达10-4T，若正常地磁场强度按0.5×10-4T计，则最大磁异常可以比正 常地磁场强度大一倍；
磁偶极子在p点的磁位U等于其正负两 磁极分别在该点的磁位U+m及U-m之和， 可表示为：
1、磁偶极子的磁位
泰勒级数展 开
2、地磁场的解析磁场表达式
2、地磁场的解析表达式
3、地磁场的垂向和水平梯度
第四节 地磁场随时间的变化
一、地磁场的长期变化
二、地磁场的短期变化
地磁场的短期变化基本上可以分为两种 类型。 一种变化是连续出现的、比较有规律并有确 定周期的变化； 另一类变化则是偶然发生的、短暂而复杂的 变化。 这两种类型的变化主要来源于地球外部的不 同原因。前者称为平静变化，来源于电离层 内长期存在着的电流体系的周期性变化。后 者称为扰动变化，由于磁层结构、电离层中 电流体系、太阳辐射等变化所引起。
质子磁力仪介绍
磁力仪介绍磁法勘探是研究地质构造和找矿勘探的一种重要的地球物理方法，它通过磁力仪来测量地磁场和磁异常，通常把采集磁场数据和测定岩石磁参数的仪器称为磁力仪。
从20 世纪初至今，磁法勘探仪器经历了由简单到复杂，由利用机械原理到利用现代物理原理与电子技术的发展过程。
一、磁力仪的类别按照磁力仪的发展历史，以及它们所应用的物理原理，可分为：第一代磁力仪：根据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制作的，如机械式磁力仪、感应式航空磁力仪等。
第二代磁力仪：根据核磁共振特征，利用高磁导率软磁合金，以及复杂的电子线路制作的，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：根据低温量子效应原理制作的，如超导磁力仪。
目前应用于物探磁法工作的磁力仪主要有质子磁力仪、光泵磁力仪等，其中光泵磁力仪价格昂贵、重量较重、功耗大主要用于航空磁测；质子磁力仪轻便、稳定、分辨率较高而广泛应用于地面高精度磁测中。
注：超导磁力仪体积庞大，主要用于地磁监测及其它磁场研究工作中。
二、磁力仪的主要技术指标技术指标是反映仪器总体性能的技术参数，通常包括：灵敏度、精密度、准确度、稳定性、测程范围等等。
灵敏度系指磁力仪反映地磁场强度最小变化的能力（敏感程度），有时也称作分辨率。
、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方偏差表示。
在仪器说明书中称为自身重复精度。
准确度系指仪器测定真值的能力，即与真值相比的总误差。
在磁法勘探工作中，通常把精密度与准确度不予区分，统称为精度。
三、质子磁力仪的研究现状及发展趋势质子旋进磁力仪的工作原理是在受到激励场激励氢核（质子）后，质子极化，当激励场去掉后，氢核（质子）会在地磁场的作用下，产生一个以地磁场方向为轴的旋进，其旋进信号的频率与地磁场强度之间有着固定关系，从而地磁场强度的测量即转化为质子旋进信号的频率测量。
质子旋进磁力仪原理简单，仪器体积较小、精度较高、性能可靠、适中的价格，在安全检查、工程调查、铁质管道检查、钻井井位，以及在传统的应用领域——地质调查、油气和矿产勘查等各个方面的应用越来越广泛。
物探仪器的原理
物探仪器的原理物探仪器，即物探测绘仪器（Geophysical Exploration Instrument），是用于地球物理探测的仪器设备。
物探仪器运用物理现象与原理，通过测量地下的物理参数，如电阻率、自然电位、磁场、重力、地震等，来获取地下的信息和结构，用于地质工程勘察、矿产资源勘探、地质灾害预警等领域。
物探仪器主要包括电法仪器、磁法仪器、重力仪器、地震仪器等多种类型。
下面将针对各种仪器的原理进行详细介绍。
1. 电法仪器：电法仪器是根据地下地质体的电阻率分布特征进行测量的。
其原理基于物质的导电和隔绝性质，通过电极将电流引入地下，测量地下不同深度处的电位差，从而计算出地下结构的电阻率分布。
电法仪器主要包括直流电法仪、交流电法仪和自然电位仪等。
2. 磁法仪器：磁法仪器是利用地下磁场的变化来测量地下结构的一种方法。
地球的磁场主要由地磁场和磁化体产生的磁场组成，当地下存在有磁化性质的物质时，其磁场会发生变化。
磁法仪器通过测量地面上的磁场强度和磁场的方向，可以推断出地下的磁性物质的分布和性质。
3. 重力仪器：重力仪器是利用地球引力场的变化来测量地下密度分布的仪器。
地下不同物质具有不同的密度，不同密度的物质会对地球引力场产生不同的扰动。
重力仪器通过测量地面上的重力场强度的变化，可以推断出地下不同深度处的物质密度的分布情况。
4. 地震仪器：地震仪器是利用地震波在地下不同介质中的传播特性来测量地下结构的一种方法。
地震仪器通过放置地震源，产生震波，然后测量震波在地下的传播速度和方向，从而推断出地下的介质性质和结构。
在具体应用中，物探仪器常常会结合使用，通过多种测量数据的综合分析，以提高探测的准确性和可靠性。
此外，随着科学技术的不断发展，物探仪器的原理和技术也在不断创新和改进，以满足不同领域地下结构探测的需求。
磁法勘探-磁力仪、磁法勘探的工作方法
第七章 磁力仪、磁法勘探的工作方法§7.1 磁测仪器一、概述磁力仪仅是观测磁场变化的仪器，种类很多。
但总的说来，可分为机械式磁力仪和电子式磁力仪两大类。
磁异常 0T T T a-=通常测量： 垂直磁异常：0Z Z Z a-= 水平磁异常：0H H H a-=总强度磁异常 0T T T -=∆我校：G-856质子旋进式磁力仪———— 测量T ∆、垂直水平梯度精度 0.1nT二、机械式磁力仪机械式磁力仪又称为磁秤，按照构造特征的差异，仪器可分为悬丝式和刃口式两类，而每一类又可分为测量磁场水平分量变化值的水平磁秤和测量磁场垂直分量变化值的垂直磁秤。
悬丝式垂直磁力仪的内部结构：平衡方程：(1)式中Z ——地磁场垂直分量m ——磁棒的磁矩P ——磁系受的重力θ——磁棒的偏转角τ——悬丝的扭力系数)(12S S Z -=∆ε三电子式磁力仪电子式磁力仪包括磁通门磁力仪、质子磁力仪、光泵磁力仪和超导磁力仪四种。
既可用于地磁场的相对测量，又可用于地磁场的绝对测量。
质子磁力仪的工作原理：物质的原子是由带正电的原于核和绕核旋转的带负电的电子组成，而原子核内又有不带电的中子和带正电的质子，氢的原子核中只有一个质子。
煤油、酒精、水等富含氢的物质，其分子中的电子的自旋磁距成对抵消。
其轨道磁矩也因分子间的相互牵制而被“封固”，除氢核以外的原子核的自旋磁矩也都互相抵消，唯有氢核即质子还存在自旋磁矩。
无外磁场存在时，这些质子的磁矩方向是杂乱的。
质子旋进的角频率ω与地磁场总强度成正比。
T p ⋅=γω 式中11810)0000075.06751987.2(--⋅⨯±=s T p γ——质子磁旋比(质子磁旋距与自旋角动量之比)nT九十年代以来，加拿大、美国和澳大利亚等国相继研制出了一些新产品。
1993年，加拿大Scintrex 公司推出了新型ENVI —MAG 质子磁力仪。
这是一种轻便型仪器(野外作业总重量5.5kg)，主要用于环境工程等问题的勘查。
地质勘探中的地质勘探仪器
地质勘探中的地质勘探仪器地质勘探是指通过对地壳、地球内部及地球表面的各种物质和现象进行系统观测、测量和分析，以获取地质信息的一门科学技术。
地质勘探仪器作为地质勘探的工具，发挥着关键作用。
本文将介绍几种常见的地质勘探仪器。
一、地震仪地震仪是地质勘探中最常用的仪器之一。
地震勘探利用地震波的传播特性研究地球内部结构，探测油气矿藏、岩层构造等信息。
地震仪通过测量地震波的传播速度、振幅等参数，推断地下的地质情况。
二、地磁仪地磁仪用于测量地球磁场的变化，通过观测磁场强度和方向的变化，探测地下的矿产资源、构造特征等信息。
地磁仪常用于寻找地下金属矿床、勘探石油和天然气储层等。
三、重力仪重力仪测量地球表面某一点上物体受到的引力大小，通过观测引力变化来探测地下的密度变化。
重力勘探常用于寻找矿床、发现地下脉络和断层。
四、电磁仪电磁仪是利用地球的自然电磁信号或外加电磁信号，通过观测电磁场的变化来探测地下的物质分布和性质。
电磁勘探广泛应用于矿产资源勘查、地下水勘察等领域。
五、雷达仪雷达仪利用超声波或电磁波在地下的反射和传播特性，勘探地下介质的物理属性和构造特征。
雷达仪在城市规划、土壤调查、地下管道探测等方面具有重要作用。
六、地电仪地电仪是测量地下电磁场的仪器，通过测量地下电阻率的分布，推断地下结构特征和地下含水层分布情况。
地电勘探广泛应用于勘探地下水、找寻矿藏、勘查地震活动断层等。
地质勘探仪器的发展为地质勘探提供了强有力的支持，使得勘探工作变得更加高效、准确。
随着技术的进步，地质勘探仪器也在不断创新和改进。
总结：以上介绍的是地质勘探中常用的一些地质勘探仪器，包括地震仪、地磁仪、重力仪、电磁仪、雷达仪和地电仪。
这些仪器通过测量和观测地球的物理场和信号，来推断地下的地质情况，为矿产资源勘查、地下水勘察等工作提供了重要的支持。
随着科技的不断进步，地质勘探仪器的发展也在不断创新和完善，将进一步提高地质勘探的准确性和效率。
磁法勘探设备在地质勘察中的应用及发展趋势
磁法勘探设备在地质勘察中的应用及发展趋势地质勘察是矿产资源勘探的重要环节，其中磁法勘探设备在地质勘察中的应用逐渐成为研究的焦点。
磁法勘探设备利用地球磁场的变化来获取地下物质的相关信息，因其高效、经济以及无需接触地表的特点，被广泛应用于矿产资源勘探、地质灾害监测等领域。
本文将探讨磁法勘探设备在地质勘察中的应用以及其未来的发展趋势。
磁法勘探设备作为地质勘察的常用工具，主要利用地球磁场及其异常变化来解析地下结构与成矿条件。
通过测量地磁场强度的时空变化，可以对地下矿体的类型、大小、深度等进行初步推断。
在矿山勘探中，磁法勘探设备可以快速准确的定位矿体的位置，并提供矿体的形态特征，为后续勘探工作提供重要参考。
此外，在地质灾害监测中，磁法勘探设备还可以检测地下水位、断裂带等地质情况，及时预警和防范地质灾害的发生。
磁法勘探设备的应用范围广泛，包括但不限于矿产资源勘探、工程勘察、地质灾害监测以及地下管网检测等领域。
其中，磁法勘探设备在矿产资源勘探中的应用最为突出。
传统的矿产勘探方法如地震勘探、重力勘探等需要耗费大量的时间和金钱，而磁法勘探设备则可以快速、准确地勘探目标矿体。
由于其非接触性的特点，磁法勘探设备可以通过遥感方式获取地下信息，大大提高了勘探的效率。
在地质灾害监测方面，磁法勘探设备可以监测地下水位、隐患区域等地质情况，为地质灾害的防范和预警提供科学依据。
然而，当前磁法勘探设备在一些细节方面还存在着一些问题亟需解决。
首先，由于地磁场的干扰因素较多，勘探结果可能受到其他矿体、断裂带等地质条件的影响，使得勘探结果较为复杂和不准确。
其次，传统的磁法勘探设备往往需要在地表放置大量的探头和测量仪器，给现场工作带来不便和困扰。
此外，勘探深度也是目前磁法勘探设备的一大限制，对于深埋在地下的矿体，传统的磁法勘探设备可能无法获取足够的信息。
因此，如何解决这些问题成为了磁法勘探设备发展的重要方向。
为了满足地质勘探的需求，磁法勘探设备的发展趋势主要体现在以下几个方面。
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p T 28.023 56 0.000 3 T 2
T 0.035 684f
(3-2-4)
式中：T以nT为单位。这就是说，圆偏振光使吸收室内原子磁矩定向排列， 此后由氦灯发出的光，可穿过吸收室，经凸镜聚焦，照射到光敏元件上， 形成光电流。 在垂直光轴方向外加射频电磁场（调制场），其频率等于原子跃迁频率f。 由于射频磁场与定向排列原子磁矩的相互作用，从而打乱了吸收室内原子 磁矩的排列（称磁共振）。这时，由氦灯射来的圆偏振光又会与杂乱排列 的原子磁矩作用，不能穿透吸收室，光电流最弱，测定此时的射频f，就可 得到地磁场T的值。当地磁场变化时，相应改变射频场的频率，使其保持 透过吸收室的光线最弱，也就是使射频场的频率自动跟踪地磁场变化实现 对T量值的连续自动测量。
2 f ,则有
T 2
p
f 23.487 4f
式中，T以纳特(nT)为单位。由式可见，只要能准确测量 出质子旋进频率f，乘以常数，就是地磁场T的值。
（三）质子旋进讯号 从上述讨论得知，测定地磁场T的量值，须使质子 作自由旋进运动，为此要将质子磁矩极化，使之偏离T 的方向一个角度。 在接收线圈内，感应讯号的电压为：
f——光系物镜的焦距； s——磁棒偏转θ角时光系标尺的读格； s0——磁棒水平时光系标尺的读格。
由以上两式得
Pa Ph 2 Z ( s s0 ) m 2 fm
在仪器安装调试好后，其m、P、a、h、f、τ均为 常数。设在基点上，地磁场垂直分量为Z1，读数为s1； 在测点上垂直分量为Z2，读数为S2，则它们之间的垂直 分量差值为
2、跟踪式光泵磁力仪测定地磁场T
在光泵磁力仪的探头装置里，氦灯内充有较高气压的He4，受高频电场激 发后，发出10 830.75单色光，它透过凸镜、偏振片及1/4波长片，形成 1.08的圆偏振光照射到吸收室。光学系统的光轴应与地磁场（被测磁场） 方向一致。吸收室内充有较低气压的He4，经高频电场激发，其He4原子 变为亚稳态正氦，并具有磁性。从氦灯射来的圆偏振光与亚稳态正氦作用， 产生原子跃迁。其跃迁频率f与地磁场T有如下关系：
7、有几种电源可供选择，仪器工作温度范围宽。
一、光泵磁力仪
继质子磁力仪之后，20世纪50年代中期光泵磁力仪开 始应用于地球物理工作。它是一种高灵敏度、高精度磁力 仪ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 1、光泵磁力仪的物理原理
(1)塞曼分裂、能级跃迁 原子在外磁场中，由于受到磁场的作用，同一个F值的能级，可分裂 成（2F+1）个磁次能级，叫做塞曼分裂。相邻磁次能级之间的能量差 与外磁场成正比，这就为测定地磁场T提供了可能。 当电子从外界得到能量或向外界能量时，即从一个能级跃迁到另一个 能级，原子能级的变化，称为原子的的跃迁。 (2)光泵作用 在光泵磁力仪中有的以氦为工作物质,利用光能，将原子的能态泵激 发到同一个能级上的过程，就叫作光泵作用。
5、按测网号、线号、点号组织数据而不考虑其读数的顺 序。可扩展的固态存储器可保存几天的数据。 6、不用外加微机进行自动日变校正。首先，须确保基点 仪器与测点仪器的时钟同步，接RS２３２C适配器到每台 仪器后面板上的数据接口插座，用互联电缆连接基、测 点仪器，电缆插头中的一端带有开关，此开关须置于 “REVERSE”(反向)位置。然后，操作键盘，滚动显示，输
质子磁力仪主要用于矿产资源勘查、或地质填图， 也可用于环境、城市工程、考古或海上打捞作业。 质子磁力仪的特点 1仪器测程范围宽，灵敏度、精确度高，梯度容限 大。在磁场梯度变化大的地方，亦能保证质子旋进讯号 2仪器轻便、灵活，可作为便携式、移动式和基 3借助键盘操作简便。 4仪器可连接通用打印机、调制解调器、磁带记录 器和微型计算机完成数据处理。可直接 在数字打印机上，打印数据表格和剖面图。
Ph 2 Z Z 2 Z1 ( s2 s1 ) ( s2 s1 ) 2 fm
由上式表明，悬丝式垂直磁力仪，只能用于相对 测量。式中（Ph+2τ）/2fm是一个常数，它代表每一 读格的磁场值，叫做格值，以符号ε表示。格值的倒 数是灵敏度，通过调节h以改变灵敏度。
第三节
二、超导磁力仪
它是利用超导技术于20世纪60年代中期研制成的一种高灵敏磁力仪。其 灵敏度高出其他磁力仪几个数量级，可达10-6nT，能测出10-3nT级磁场。 它测程范围宽，磁场频率响应高，观测数据稳定可靠。 在应用地球物理领域内，可制成航空磁力梯度仪；在地磁学中可用于研 究地磁场的微扰；在磁大地电流法中可用于测量微弱的磁场变化；它还可用 于岩石磁学研究。由于这种仪器的探头需要低温条件，常用装于杜瓦瓶的液 态氦进行冷却，因此装备复杂，费用较高。但是，随着超导技术研究的不断 进展，相信在不久的将来，在地球物理学中应用会多起来。 超导磁力仪的基本原理：某些金属如锡、铅、锌、铌、钽和一些合金，当它 们的温度降到绝对零度附近某一温度以下时，其电阻突然降为零值。这种在 低温条件下，电阻突然消失的特性，称为超导电性，具有这种性质的物质叫 超导体。电阻为零时的温度，称临界温度Tc，如锡（3.7K）、铅（7.2K）、 铌（9.2K）。
当没有外界磁场作用于含氢液体时，其中质子磁矩无规则地 任意指向，不显现宏观磁矩。若垂直地磁场T的方向，加一 个强人工磁场H０，则样品中的质子磁矩，将按H0方向排列起 来，如图所示，此过程称为极化。然后，切断磁场H０，则地 磁场对质子有μｐ×T的力矩作用，试图将质子拉回到地磁场 方向，由于质子自旋，因而在力矩作用下，质子磁矩μｐ将 绕着地磁场T的方向作旋进运动(叫做拉莫尔旋进).
质子旋进信号的衰减
结论：
1、感应讯号的幅度与χρ H０成正比。 χρ H０ 是在极化磁 场作用下，质子的磁化强度。为了获取强旋进讯号，一方 面要选用单位体积内质子数目多的工作物质，另一方面使 用大极化电流，产生强极化磁场，这也就提高了功率消耗。
2、讯号幅度与质子旋进圆频率ω＝ χρＴ成正比。若地磁 场弱(T值小)，则旋进圆频率ω低，讯号幅度也就小。目前， 质子磁力仪的测程一般是20 000~100 000nT，相当于旋进 频率由851.52~4257.60Hz，此频率范围对于地面、海洋及 航空磁测来说，一般是足够的。
机械式是磁法勘探中最早使用的一类仪器。1915年 阿道夫· 施密特刃口式磁称问世，20世纪30年代末，相继 出现凡斯洛悬丝式磁称，其后它们成为广泛使用的二种 地面磁测仪器。 它们都是相对测量的仪器。因其测量地磁场要素 的不同，又分为垂直磁力仪及水平磁力仪。前者测量Z 的相对差值，后者测量平面矢量H在二个方位上的相对 值。
MP4质子磁力仪
格值仪
CZM-20高灵敏度磁力仪
CS2－61G型悬 丝磁力仪
CSX 1-70型袖 珍磁力仪
ENVI质子磁力仪
CZJ-1型井中质子磁力仪
ZC-206便携式智能磁力仪
G856AF(F)便携式 质子磁力仪 G858便携式铯光泵磁力仪
几种磁力仪的主要技术指标： § 2.2 磁力仪
第二节 机械式磁力仪
10-9量级变化，在磁力测量中，要求能测量出0.1～1nT的
磁场变化，它相当于平均地磁场值的1/50万～1/5万。因 此要求重力仪与磁力仪要有高灵敏度、高精度等良好的 性能。
按照磁力仪的发展历史，以及应用的物理原理，可分为： 第一代磁力仪 它是根据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制作的，如机械式磁力仪、感应式航空 磁力仪等。 第二代磁力仪 它是根据核磁共振特征，利用高磁导率软磁合金，以及 复杂的电子线路制作的，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 它是根据低温量子效应原理制作的，如超导磁力仪。 磁力仪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。 磁力仪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的相对差值；②绝对测 量仪器，如质子磁力仪等，它是测量地磁场总强度的绝对值；不过亦可 测量梯度值。 若从磁力仪使用的领域来看，它们可分为：地面磁力仪、航空磁力仪、 海洋磁力仪以及井中磁力仪。
质子旋进示意图
（二）测量原理
理论物理分析研究表明，氢质子旋进的角速度ω与地 磁场T的大小成正比，其关系为：
p T
p 为质子的自旋磁矩与角动量之比，叫做质子磁旋 式中， 比(或回旋磁比率)，它是一个常数。根据我国国家标准 局1982年颁布的质子磁旋比数值是：
p 2.675 198 7 0.000 007 5 108 T1s1
V (t1 ) C p H 0 pT sin 2 sin( pTt1 )e
t1 T2
C——与线圈截面积、匝数及容器的充填因子有关的系 数。对于一定的探头装置C是一个常数； χρ——质子(核子)磁化率； H０ ——极化磁场的强度； θ——线圈轴线与T之夹角； t１——切断极化场时刻起算的时间；1/T２——衰减常数。
质子磁力仪
质子磁力仪于五十年代中期问世，在航空、海洋及地面等领域均得 §2.2 磁力仪 到了应用。它具有灵敏度、准确度高的特点，可测量地磁场总强度 T的绝 对值，或相对值、梯度值。
一、
（一）质子(核子)的旋进 质子磁力仪使用的工作物质(探头中)有蒸馏水、酒精、煤油、苯等 富含氢的液体。水(H ２O)宏观看它是逆磁性物质。但是，其各个组成部 分，磁性不同。水分子中的氧原子核，不具磁性。它的10个电子，其自 旋磁矩都成对地互相抵消了，而电子的运动轨道又由于水分子间的相互 作用被“封固”。当有外界磁场作用时，因电磁感应作用，各轨道电子 的速度略有改变，因而显示出水的逆磁性。此外，水分子中的氢原子核 (质子)，由自旋产生的磁矩，将在外加磁场的影响下，逐渐地转到外磁 场方向。这就是逆磁性介质中的“核子顺磁性”。
mZ Pa tan Ph 2
a d cos （重心到支点沿磁轴方向距离）； h d sin （重心到支点垂直磁轴方向距离）；