2-磁法勘探仪器和测量技术
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-地球的磁场
磁法勘探的测量方法
地面磁测
在地面上设置测点，测量地磁场强度和 方向，适用于大面积区域勘探。
海洋磁测
在海洋调查船上安装磁力仪，测量海 底地磁场强度和方向，适用于海洋资
源勘探。
航空磁测
在空中飞行器上安装磁力仪，测量地 磁场强度和方向，适用于山区、沼泽 等复杂地形区域。
井中磁测
在钻孔中安装磁力仪，测量地磁场强 度和方向，适用于地质勘探和地下资 源调查。
01
02
03
磁力梯度测量
通过测量磁场的变化率， 提高对地下磁性体分辨能 力，能够探测更小的目标。
磁力扫描技术
采用多通道磁力仪，实现 大面积、快速、高精度的 磁场测量，提高勘探效率。
磁力成像技术
利用多分量磁力仪，获取 地下磁性体的三维形态和 分布特征，实现地下构造 的三维重建。
磁法勘探与其他地球物理方法的结合
04
磁法勘探的实际应用
资源勘探
铁矿
石油和天然气
磁法勘探能够通过测量地磁场的变化， 发现地下铁矿的磁异常，从而确定铁 矿的位置和规模。
磁法勘探可以通过测量地磁场的变化， 发现地下油气藏的磁异常，为石油和 天然气的勘探提供重要线索。
煤炭Leabharlann 煤炭是一种具有较强磁性的物质，磁 法勘探可以用来探测煤田，了解煤层 的分布和埋深。
磁法勘探-地球的磁场
contents
目录
• 磁法勘探概述 • 地球磁场的基本知识 • 磁法勘探的技术和方法 • 磁法勘探的实际应用 • 磁法勘探的未来发展
01
磁法勘探概述
磁法勘探的定义
磁法勘探：利用地球磁场的变化规律 来探测地下矿藏、地质构造和其他地 质体的地球物理方法。
磁法勘探通过测量地球磁场强度的变 化，推断出地下地质体的磁性差异， 进而确定其分布、形态和规模。
2-磁法勘探仪器和测量技术
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
机械式磁力仪简介 2) 刃口式垂直磁力仪
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
3）磁钢片N和S极两端长度对称于刃口，为使重心 偏向于S极，在S极一端装一重荷－－纬度螺丝， 调节它可使磁系磁轴保持在i小于等于正负1.5度的 位置，由于纬度在不同地区，地磁场Z变化较大， 需调节此重荷以保持磁系水平，使磁系在不同纬度 地区可以进行工作，故称之为纬度螺丝。 4）由于刃口磁称不用悬丝悬挂，无扭力矩的作用 ，在磁场变化读数超格时，使用辅助磁铁的磁场来 抵消一部分外磁场的作用，以此扩大测程。 因此，它在脚架上部装有安置辅助磁铁的设备。
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法 1、悬丝式垂直磁力仪及其工作原理
ZM cos i mgd cos( i) 2 i ZM cos i mgd cos cos i mgd sin sin i 2 i mgd cos mgd sin 2 i Z tgi M M M cos i
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
二、机械式磁力仪
机械式磁力仪是一种应用最早的磁测仪器.最初仅是一
种由矿山罗盘改造而成的灵敏度很低的仪器.
1915年,阿道夫.施密特的刃口式磁力仪出现后,机械 式磁力仪才广泛应用于磁法勘探工作.
这类仪器都是相对测量仪器,其直接反映磁场变化的部
分称为磁系. 它的主要部分由一块精密的永久磁铁做成 ,利用力矩平衡原理来观测磁场,对磁场的测量类似于称 的原理,又名磁称.
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法 1、悬丝式垂直磁力仪及其工作原理
磁系所受的三力矩的作用: 磁力矩: F lmc Z cos i ZM cos i, M mcl 磁棒的磁矩, 磁棒度 l
重力矩: M g mgd cos( i),
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。
地球物理勘探方法简介
地球物理勘探方法简介地球物理勘探作为地球科学领域中的重要分支，通过测量地球的物理特征，以及地下介质的物理属性，来获取地下资源的信息。
本文将对地球物理勘探方法进行简要介绍。
一、重力勘探法重力勘探法是利用地球重力场的变化来推测地下物质的分布情况。
勘探人员通过测量不同地点的重力值，分析地球物质的密度分布。
这种方法在石油、地质灾害等领域有较广泛应用。
二、磁法勘探法磁法勘探法是测量地球表面垂直指向的磁场强度和方向，推测地下物质的磁性变化。
勘探人员通过磁力仪器测量地磁场的强度和方向变化，进而得出地下磁性物质的大致分布情况。
磁法勘探法在寻找矿藏、勘探地下管道等方面具有重要意义。
三、电法勘探法电法勘探法是利用电磁场的特性来推断地下物质的电性变化。
勘探人员通过在地下埋设电极，在地表上施加电流，测量地下电势分布和电阻率变化，从而推测地下物质的导电性差异。
电法勘探法在矿产资源勘探和地下水资源调查中具有广泛应用。
四、地震勘探法地震勘探法是通过分析地震波在地下介质传播的速度和幅度变化，来推断地下介质的结构和组成。
勘探人员通过放置震源和接收器，记录地震波传播的信息，并进行数据处理和解释。
地震勘探法在石油勘探、地质灾害预测等领域有着重要应用。
五、测井技术测井技术是通过在钻井过程中使用各种物理测量手段，获取地下岩石的物理特性和储量分布信息。
测井仪器可以测量地层电阻率、自然伽马辐射、声波速度等参数，帮助勘探人员判断地层岩性、含油气性质等重要信息。
六、地电磁勘探法地电磁勘探法是通过测量地下介质中电磁场的变化，推测地下物质的分布情况。
勘探人员通过放置电磁发射器和接收器，记录电磁场的变化情况。
地电磁勘探法在矿产资源调查、地质工程勘察等方面起到了重要作用。
七、地热勘探法地热勘探法是通过测量地壳中的温度分布，推测地下热流和地热资源的分布情况。
测温井、测温孔等技术手段可以帮助勘探人员获取地温数据，并进行数据处理与解释。
地热勘探法在地热能利用和环境地质研究中有着重要应用。
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。
【地球物理勘查】地球物理勘查(2磁法勘探)
地磁场的构成
偶极子磁场（BSN）
稳定的磁场
基本磁场（B0）
（内源场） 非偶极子场（Bm） （约占地磁场的95%）
地磁场 （B）
磁异常（Ba）
长期变化的磁场
变化的磁场 δB（外源场） 短期变化的磁场
静日变化 扰动变化
B B0 Ba B B0 BSN Bm
地磁场的构成
（一）偶极子磁场BSN
应用地球物理学概论 磁法勘探
磁法勘探是应用最早的地球物理方法。
磁法勘探的历史源远流长。我国是最早发 现和利用磁现象的国家，早在战国时代人 们就发现了天然磁石和指极性。随后在公 元11世纪初期，我国制造出了指南针并在 航海中得到了应用。
古代对磁场的观察和利用
• “先王立司南以端朝夕” • ——《韩非子》
短期变化的磁场
静日变化 扰动变化
B B0 Ba B B0 BSN Bm
地磁场的构成
（三）变化的磁场δB
1、长期变化的磁场
基本磁场随时间的缓慢变化，称为地磁场的长期变化。 特点： （1）周期长（周期为年、几十年或更长），变化缓慢； （2）地球磁场的西向漂移（如大陆磁场中心、磁倾角等
的西向漂移）。 （3）地球磁矩的衰减变化
• 为此他断言，地球本身就是一个巨大的球形磁体，并且地 球的磁性作用是从地球内部发出的。
• 从吉尔伯特那个时代开始;伦敦就开始了地磁场的系统观测， 至今已逾300多年。
1640年，瑞典人首次尝试用罗盘调查磁铁矿，开辟了 利用磁场变化来寻找矿产的新途径。
直到1870年，瑞典人泰朗(Thalen)和铁贝尔(Tiberg) 制造了万能磁力仪后，磁法勘探才作为一种地球物理 方法建立和发展起来。
在CGSM制中：CGSM
环境与工程地球物理勘探05第四章 磁法
正，反之取负。H与x轴的夹角称为
磁偏角D，当H偏东时，D取正，反 之取负，H与T的夹角称为磁倾角I ，T下倾时取正，反之取负。
图4·1·1 地磁场坐标系统
第一节 高精度磁法
上述X、Y、Z、H、T、D、I各量统称为地磁要素，它们之间的关系如下：
X = H cosD，Y = H sinD，Z = T sinI = H tgI
H = T cosI， T2 = H2+Z2 = X2+Y2+Z2
(4·1·1)
分析这些关系可知,地磁要素中有各自独立的三组：I、D、H；X、Y、Z；H、Z、 D。如果知道其中一组，则其他各要素即可求得。在地磁绝对测量中通常测I、D、H 三个要素。
磁法勘探一般都是相对测量，地面磁测主要测Z的变化，有时也测H和T；航空磁测 主要测定T的变化。
磁场强度的单位，在国际单பைடு நூலகம்制中为特斯拉 ( T )，在磁法勘探中常用它的十亿分之 一为单位，称为纳特 ( nT )，即
1nT = 10-9 T 过去习惯使用CGSM单位制中的伽玛 ( γ )，其与国际单位制的换算关系为
第一节 高精度磁法
二、磁测仪器和磁法勘探野外工作方法
(一) 磁力仪
磁力仪的种类很多，大致可分为两大类，即机械式磁力仪和电磁式磁力仪。 由于磁法勘探早期主要以勘探磁性较强的固体矿产为主，使用的仪器主要为机 械式磁力仪(又称磁秤)，机械式磁力仪可分为刃口式和悬丝式两种，而每种又可 分为垂直磁力仪(测量磁场强度垂直分量)和水平磁力仪(测量水平分量)，仪器的灵 敏度一般为n×10nT，主要用于地面磁测。随着磁法勘探研究的深度和空间范围 的不断扩展，近年来已经向地壳深部与向微磁、弱磁性的地质对象勘探转变，不 仅在油气藏、地热、煤田等弱磁性领域扩大磁法的应用，而且在考古、环境污染 、灾害预测等方面也有应用。这就要求磁测仪器具有较高的灵敏度，所以磁测仪 器加速了发展速度，第一代磁力仪利用永久磁铁或感应线圈，如机械式磁力仪； 第二代磁力仪应用高导磁性材料或原子、核子的特性以及复杂的电子线路，如质 子磁力仪和光泵磁力仪；第三代磁力仪为利用低温量子效应制成的超导磁力仪。 同时，磁性参数的综合利用方法，也从研究单一磁导参量和磁性参数向三分量、 磁梯度和磁各向异性等多种磁性参数综合研究与利用方向发展。
磁法勘探仪器方法简介
第二章，磁法勘探仪器方法简介2.1 磁法勘探磁异常，进而研究地质构造和矿产资源（或其他探测对象）的分布规律的一种地球物理勘探方法。
测量地磁异常以确定含磁性矿物的地质体及其他探测对象存在的空间位置和几何形状﹐从而对工作地区的地质构造﹑有用矿产分布及其他情况作出推断。
磁性岩体及矿体产生的磁场叠加在地球磁场之上﹐引起地磁场的畸变。
这种畸变一般称为地磁异常。
磁法勘探利用地下体不同矿体，岩体等物质的磁性不同，进而得出磁异常。
2.2 磁法勘探仪器（1），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。
（2），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。
（3），第三代磁力仪。
它是利用低温量子效应，如超导磁力2.2.1 机械式磁力仪器工作原理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，压于压丝台上。
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，它受到地磁场垂直强度力、重力、及悬丝扭力三个力矩的作用，当力矩相对平衡时，磁棒会停止摆动。
如右图所示，则平衡方程为：m Zcos(θ)=P d cos(β-θ)+2τθZ ——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；τ——悬丝的扭力系数。
上式经变换整理，并考虑到仪器设计中偏转角范围很小，不超过2°，可视θ=tan θ，则得τθ2tan +-=Ph Pa mZ a=d cos β（重心到支点沿磁轴方向距离）；h= d sin β: （重心到支点垂直磁轴方向距离）；在仪器的结构上，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。
地球物理勘探知识点
地球物理勘探知识点一、地球物理勘探概述。
1. 定义。
- 地球物理勘探简称物探，它是指通过研究和观测各种地球物理场的变化来探测地层岩性、地质构造等地质条件。
这些地球物理场包括重力场、磁场、电场、弹性波场等。
2. 目的。
- 寻找矿产资源，如石油、天然气、金属矿等。
- 查明地下地质构造，为工程建设（如建筑、桥梁、隧道等）提供地质依据。
- 研究地球内部结构，了解地球的演化过程。
3. 方法分类。
- 重力勘探：利用地球重力场的变化来探测地下地质体的分布和密度差异。
- 磁法勘探：通过测量地球磁场的变化来寻找具有磁性差异的地质体，如磁铁矿等磁性矿体。
- 电法勘探：包括电阻率法、充电法等多种方法，依据地下地质体电学性质（如电阻率、极化率等）的差异进行勘探。
- 地震勘探：是最重要的地球物理勘探方法之一，利用人工激发的地震波在地下介质中的传播特性来推断地下地质构造和岩性。
- 放射性勘探：测量地质体的放射性强度，主要用于寻找放射性矿产（如铀矿）和研究地质构造。
二、重力勘探。
1. 重力场基本概念。
- 重力是地球对物体的引力与地球自转产生的离心力的合力。
- 重力加速度g，在地球表面不同位置其值略有不同，主要受地球内部物质分布不均匀的影响。
2. 重力异常。
- 理论上地球表面的重力值可以根据地球的理想模型计算出来，但实际测量的重力值与理论值存在差异，这种差异称为重力异常。
- 正重力异常：当测量点下方存在高密度地质体时，实测重力值大于理论值。
- 负重力异常：如果测量点下方是低密度地质体，实测重力值小于理论值。
3. 重力勘探仪器。
- 重力仪是用于测量重力加速度的仪器。
现代重力仪具有高精度、高灵敏度的特点，能够测量出极其微小的重力变化。
4. 重力勘探的应用。
- 寻找金属矿，如铜、铅、锌等金属矿往往与高密度的岩石有关，会引起正重力异常。
- 研究地质构造，如盆地、山脉等不同地质构造单元具有不同的密度结构，会在重力场上有明显反映。
- 探测地下洞穴，地下洞穴相对于周围岩石密度较低，会产生负重力异常。
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与弦丝磁称磁系的差别：
1）两片相互平行的垂直放置的磁钢片代替磁棒；
2）磁钢片中心贯穿一个石英磨制的三棱柱形的刃口， 其尖端向下，尖端磨制成曲率非常小的的圆柱面，测 定磁场时，扭动外壳上的开关旋钮使磁系下降，刃口 两端落在磁系两侧的石英刀座上。刃口与刀座的接触 点的连线是水平的。磁系受重力和磁力作用绕水平线 转动。
导磁率的软磁铁芯在外磁场作用下的电磁感应现象来 测定外磁场的仪器. 下边简单介绍偶次谐波电压饱和式 磁力仪的原理和简化结构. 仪器组成:坡莫合金探头,控制电路,电源. 1、坡莫合金的磁化特点及磁灵敏元件的磁化现象 坡莫合金与一般的铁磁性材料相比,具有很高的导磁率
dB / dH
如,国产的1J86型坡莫合金,起始导磁率 0 150000CGS 很小的矫顽磁力Hc和很小的饱和磁场Hs,因此,坡莫合金的 磁滞徊线窄而陡,一般铁磁性材料的磁滞徊线宽而缓
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
三、磁通门磁力仪(磁饱和式磁力仪) 这时,B的曲线可以看成前边的 基波,三次谐波和与外磁场相关 的二次谐波组成.由于线圈绕组 匝数相等方向相反,只存在奇次 谐波时,线圈中的感应电压相互 抵消,没有输出,而存在偶次谐波 时,输出的电压即为二次谐波,而 且,二次谐波电压与外磁场的强 度和方向相关:
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
一、概述
● 磁力仪的绝对测量和相对测量
实际应用中,磁发研究要应用的是磁异常,由于磁异常 是空间矢量,以及地磁场总强度的模量差.实际野外工 作中常测量Ta的分量,如垂直分量Taz,水平分量Tax,以 及地磁场总强度的模量差Δ T. ΔT称总强度磁异常. 为测量磁异常有两类办法,即进行相对测量和绝对测 量.
上式对于任何大小的i都满足,但实际设计时将倾角范 围限制在±1.5o,测量时,最好读数i不超过±1.5o
这时,MZcosi≈MZ,灵敏度Δ i/ ΔZ最大.
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
i角较小时的测读系统
tg 2i ( So S ) / f , tg 2i 2i i ( So S ) / 2 f
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法 1、悬丝式垂直磁力仪及其工作原理
磁系所受的三力矩的作用: 磁力矩: F lmc Z cos i ZM cos i, M mcl 磁棒的磁矩, 磁棒度 l
重力矩: M g mgd cos( i),
扭力矩: M 2 i
磁棒平衡方程 : M M g M
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
二、机械式磁力仪
机械式磁力仪是一种应用最早的磁测仪器.最初仅是一
种由矿山罗盘改造而成的灵敏度很低的仪器.
1915年,阿道夫.施密特的刃口式磁力仪出现后,机械 式磁力仪才广泛应用于磁法勘探工作.
这类仪器都是相对测量仪器,其直接反映磁场变化的部
分称为磁系. 它的主要部分由一块精密的永久磁铁做成 ,利用力矩平衡原理来观测磁场,对磁场的测量类似于称 的原理,又名磁称.
Hale Waihona Puke 第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
石英刃口性能稳定，不受温度影响，因此
，刃口式磁称一般零点飘移小，精度高， 但石英性能脆，易碰损，野外常用于测定 地磁日变和岩石标本的磁性。
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法 3. 机械式水平磁力仪
水平磁力仪是用于测量水平磁异常沿某一方向的分 量的仪器，从结构上分为：悬丝式和刃口式。
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
主要介绍磁法勘探中的主要仪器和工作
方法. 仪器部分重点介绍仪器的原理,特点和应 用条件. 方法部分主要介绍工作的一般原则,注意 事项,设计规范.
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
一、概述
[磁力仪]能进行磁异常数据采集及测定岩石磁性参数的 仪器,统称为磁力仪.
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
一、磁法勘探仪器介绍 1. 概述 2. 机械式磁力仪 3. 磁通门磁力仪(磁饱和式磁力仪) 4. 质子旋进式磁力仪 5.光泵磁力仪 6. 超导磁力仪 二、 磁法勘探工作方法 1. 磁测任务的确定 2. 磁测比例尺、测网和精度 3. 磁测的野外工作 4. 磁测资料的整理及图示
mgd cos mgd sin 2 Z ( S0 S ) A ( S0 S ) M 2 fM mgd cos mgd sin 2 A , , tgi i, cos i 1 M 2 fM
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法 2. 刃口式垂直磁力仪
MH cos i MZ sin i mgd cos( i ) (2i ) mgd cos 2i H Ztgi tgi M M cos i M cos i
通过测量各个角度,可以计算水平磁场.
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
2) 电子式磁力仪简介 a) 磁通门磁力仪(磁饱和式磁力仪) 磁通门磁力仪又称为磁饱和式磁力仪,是利用具有高
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
当外磁场有微小变化时,会引起磁感B的显著变化,可以说磁感B对 外磁场H的变化具有放大作用,或说坡莫合金对外磁场感觉灵敏. 由于坡莫合金的磁滞徊线窄而陡,所包含的面积小,可以近似看成 一条直线,B随H的变化特点与一般铁磁性物质的表现不同.
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
三、磁通门磁力仪(磁饱和式磁力仪) 由于H随时间变化,将引起B随 时间变化,当-Hs<H<Hs时,B~H 之间的曲线可以近似看成直线, 因此, B随时间的变化是正弦波 形. 当|H|>|Hs|时,B达到饱和Bm,保 持一个常数,故曲线顶部是平的. 且正负半周的幅度相等,保持 B>Bm的时间也相等,B曲线相 当于一段失真的正弦曲线.此曲 线可看成基波和三次谐波的合 成.
dB e KSn dt
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
三、磁通门磁力仪(磁饱和式磁力仪)
if : H s H H s B H m cos H m cos t d ( H m cos t ) e KSn KSn H m sin dt if : H s H , or H H s B Bm H s dH s e KSn 0 dt
磁棒SN的连线为磁轴，O‘为磁系的重心， O为悬丝通过的位 置，即磁系的旋转轴.磁系绕O点转动.
为测量地磁场垂直分量的相对值,使转轴水平地位于磁南北方 位,以便磁系能在磁东西方位的铅直面内摆动,此时,水平磁场H 在磁系转动面上的分量为零,对磁系不产生转动磁力矩.
并且为了观测测垂直磁异常具有较 高的灵敏度,磁棒近于水平放置,使 垂直磁场产生转动磁矩最大.
M mc l
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法 3. 机械式水平磁力仪
地磁场垂直分量的作用,力矩大大小为:
MZ sin i(M mcl )
而且,垂直磁场和水平磁场的力矩方向相反. 重力矩:由于纬度螺丝的作用,磁系重心不通过磁轴和 支点,而在指点的北下方.设重心与支点的距离为d,则 作用于磁系上的重力距为:
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法 1、悬丝式垂直磁力仪及其工作原理
ZM cos i mgd cos( i) 2 i ZM cos i mgd cos cos i mgd sin sin i 2 i mgd cos mgd sin 2 i Z tgi M M M cos i
相对测量无需知道测点磁场的实际数值.只需测得测点相对于 正常场中某一固定点的相对变化值. 绝对测量要测得各点的实际磁场值.
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
一、概述
1、磁力仪的绝对测量和相对测量 磁力仪直接测量水平分量和垂直分量,由此得到总异 常
Ta H H Z
2 ax 2 ay
2 1/ 2 a
目前,机械式磁力仪,磁通门磁力仪都是相对测量仪器 ,而质子旋进磁力仪,光泵磁力仪和最新的超导磁力仪 都为绝对测量仪器,主要测定T值.
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
磁力仪的几个主要指标:
灵敏度:磁力仪反映地磁场强度最小变化的能力(敏感 程度),也称为分辨率. 精密度:衡量仪器重复性的指标,指仪器自身测定磁场 所能达到的最小可靠值. 准确度:仪器测定真值的能力,即与真值相比的总误差. 通常精密度与准确度统称为精度. 稳定性:仪器测量获得稳定测量值的能力. 测程范围:能测量重力值的最大范围.
悬丝式水平磁力仪的主要部分磁系与垂直式磁力仪 的磁系相似，但磁棒是直立的，N极向下（在北半 球使用）。同样，测定外磁场是通过磁力矩，重力 矩和扭力矩的平衡来实现的。
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法 3. 机械式水平磁力仪
水平磁力仪测定水平磁场是通 过磁系的磁力矩, 重力矩和扭力矩的平衡关系实 现的. 磁力矩:设磁系摆动的方向是磁 南北方向的铅直面,磁系平衡时 磁轴线与垂直方向夹角为i, 由于地磁场水平分量的作用,力 矩大大小为: MH cos i
按工作原理分:机械式磁力仪和电子式磁力仪;
机械式磁力仪:悬丝式磁称,刃口式磁称 电子式磁力仪:磁通门磁力仪,核子旋进磁力仪,光泵磁 力仪及超导磁力仪.
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
一、概述
磁力仪按测量磁场的空间领域分: 地面磁力仪, 航空磁力仪, 海洋磁力仪和井中 磁力仪. 按测量的对象分: 测量地磁场绝对值的磁力仪, 测量地磁场随时间变化的磁力仪, 测量空间中地磁要素相对变化的磁力仪.
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
目前适用的机械式磁力仪,因磁系旋转轴的不同,有 悬丝式和刃口式磁力仪之分,悬丝式本世纪30年代
出现,至今是我国常用的仪器. 磁力仪因其测量的要
素不同,又分为垂直磁力仪和水平磁力仪,但基本原 理是相同的. 垂直磁力仪:测量磁场的Z分量; 水平磁力仪:测量平面矢量H在两个方位的分量.