WCZ-1质子磁力仪
质子磁力仪
质子磁力仪质子磁力仪是一种用于研究原子核和分子结构的科学实验仪器，主要用于分析样品的核磁共振(NMR)性质。
在医学、化学和生物学等领域被广泛应用，通常用于分析和识别有机化合物、蛋白质和核酸等分子。
工作原理质子磁力仪的工作原理基于核磁共振现象，即在强磁场下，原子核具有两个自旋状态，相互作用产生共振信号。
仪器将样品置于强磁场当中，通过外加射频脉冲来激发核的自旋转动。
样品对射频信号的吸收情况可以获得样品的谱图，因此通过谱图可以分析出样品的化学信息和结构。
磁体系统质子磁力仪的核心是由大型超导磁体和主磁场组成的磁体系统。
这些磁体需要在液氦的超低温环境下运行，以保持磁场的稳定性和强度。
磁体系统需要通过水冷系统将液氦循环，控制温度和压力，确保磁体系统的正常工作。
梯度线圈除了磁体系统，质子磁力仪通常还包括一组梯度线圈。
梯度线圈位于磁体系统内部，在三个空间维度上产生均匀可调的梯度场。
利用这些梯度场，磁场强度在空间中的分布可以得到精确控制。
这一功能使得每个样品的信息都可以准确地分离并显示出来，有助于分析和识别物质。
射频电路质子磁力仪的射频电路用于激发和检测核自旋翻转。
这些电路包括发射线圈、接收线圈、放大器和频率合成器。
发射线圈和接收线圈通常是同一组线圈，既可以作为发射天线，又可以作为接收天线。
放大器放大回传的信号，频率合成器则产生射频脉冲。
这些射频脉冲被发送到发射线圈中，以促进核自旋翻转。
数据分析质子磁力仪中得到的数据需要进行处理和分析，以得出样品的化学和结构信息。
这些数据通常会进行峰拟合和积分处理，以识别和量化不同分子的存在。
一些计算机软件，如ChemDraw和NMRpipe，可以进一步解析和处理谱图数据。
应用领域质子磁力仪在医学、化学和生物学等领域有广泛的应用。
化学家和生物化学家可以通过分析NMR谱图来识别有机化合物和生物大分子，如蛋白质和核酸。
医学家可以利用磁共振成像技术(MRI)来诊断和治疗各种疾病。
MRI使用体内的水分子作为标志物，通过磁场变化来成像。
高精度磁法资料
m—总观测次数，等于各观测点数上全部观测次数 之和。
经计算得总均方误差为±3.14nT，表明 仪器的一致性良好。
校验结果见仪器一致性对比曲线图
数据处理
由于侵蚀作用严重，地势较陡， 相对高差超过400m，使得实际 地质问题变的复杂化、多样化， 为了提取出与探测对象有关的 信息还需要对磁异常进行针对 性的消除非探测对象影响的处 理与转换。
磁异常解释推断
M3异常区：位于测区的中东部， 异常呈近东西向带状展布，由数十 个局部异常组成，长2450m，宽 200～450m，东部异常未封闭，异 常极大值1861.1nT（355线428点）。 地表出露含磁铁石英砂岩，石英砂 岩，砂页岩、板岩，推断异常即由 地表的磁铁含量不匀的磁铁石英砂 岩引起。引起磁异常的原因与M1 磁异常完全相同。
本次磁测工作采用重庆奔腾仪器厂生产的WCZ-1 型质子磁力仪，共四台仪器投入生产。开工前， 对仪器进行了全面检查
仪器一致性校验工作在现场进行，观测点数为50 个，其中两个点处
2
i 1
mn
式中：vi—某次观测值（包括参与计算平均值的所 有数值）与该点各项观测值平均数之差；
高精度磁法在某区 铁矿勘查中的应用
目录
1 地质概况 2 磁法理论概述 3 方法技术与数据处理 4 磁异常解释推断 5 结论
地质概况
本测区在异常和矿化蚀变地段，典型 剖面上的全部钻孔及其它有关勘探线 上的钻孔的岩芯采集岩石标本。根据 出露的不同岩性共采集磁性标本24块， 并进行了磁参数测定。测定仪器使用 悬丝式垂直磁力仪，采用高斯第二位 置的方法测定，标本距磁系中心大于 10cm，读数6次，测定前后n0值之差 不超过0.1格，距离量准到2cm，体积 量准到5ml。
质子磁力仪相关要求
一、高精度磁力仪型号及主要性能（一）磁力仪分类1.按测量磁场的标量或分量可分为：标量磁力仪和矢量磁力仪。
2.按测定磁场的绝对值和变化值可分为：绝对测量磁力仪和相对磁力仪。
（二）我院地面磁测目前常用仪器型号：1.捷克：PMG-1高精度磁力仪。
2.国产：CZM－3（北京仪器厂）、WCZ－1（重庆奔腾厂）高精度磁力仪。
（三）地面磁测常用高精度磁力仪主要性能见下表。
表3-1 质子磁力仪性能参数表二、对仪器的基本要求（一）用于同一工区、同一工作性质和测量同一参数的仪器，类型尽可能相同。
用于生产观测、日变观测及磁参数测定等各仪器应配套。
（二）生产用仪器应有备用量。
（三）仪器零件、部件、工具应齐全、配套，档案完整。
（四）仪器精度必须满足设计要求，并按磁测总精度选用相应精度级别的仪器。
（五）领取、使用仪器应有齐全完备的手续和记录。
三、仪器性能校验（一）正式生产前和工作结束后均应对所有用于生产的仪器进行性能进行校验，以保证生产用仪器满足设计和规范要求。
（二）校验内容：仪器噪声水平测定、仪器观测精度和仪器间一致性试验。
（三）仪器噪声水平测定1.三台以上仪器选择一处磁场平稳而又不受人文干扰场影响的地区和日变平稳时段，将仪器以20m 以上间距置于区内，同时按秒级同步作日变观测，取100个以上观测值按下式计算每台仪器的噪声均方误差。
S =式中：i X ∆—第i 时观测值i X 与起始观测值0X 的差值；i X ∆—所有试验仪器同一时间观测差值i X ∆的平均值；n —总观测次数。
2.不足三台仪器用单台仪器在磁场平稳地段作100次以上连续日变观测。
若读数间隔为5～10 s 时，按7点滑动取平均值i X 。
i X =()i i i i i i i XX X X X X X -3-2-1+1+2+31++++++7若读数间隔为30～60s ，按5点滑动取平均值i X 。
i X =()i i i i i XX X X X -2-1+1+21++++5而后按下式计算仪器噪声均方误差。
质子磁力仪工作原理
质子磁力仪工作原理引言：质子磁力仪是一种常用的科学仪器，用于测量和分析物质中的质子。
它基于磁共振现象，利用质子在磁场中的行为来获取样品的结构和性质信息。
本文将详细介绍质子磁力仪的工作原理。
一、磁共振现象磁共振现象是指当原子核或电子等粒子在强磁场中时，其自旋磁矩与外加磁场相互作用，会出现磁共振吸收和磁共振信号的现象。
具体来说，当物质中的质子处于低能态时，它们的自旋会与外加磁场方向相同或相反，形成两个能级。
当外加射频场与质子的共振频率相等时，质子会吸收能量并跃迁到高能态，产生磁共振信号。
二、质子磁力仪的基本组成质子磁力仪通常由强磁场系统、射频系统、梯度磁场系统和信号检测系统四个部分组成。
强磁场系统用于产生均匀且稳定的静态磁场，通常使用超导磁体来实现。
射频系统则提供与质子共振频率相匹配的射频场，用于激发和检测磁共振信号。
梯度磁场系统则用于在空间上对静态磁场进行调制，从而实现空间定位。
信号检测系统则用于采集和处理磁共振信号。
三、质子磁力仪的工作过程1. 准备样品：将待测样品放置在磁力仪的探测区域内，并对样品进行调整和校准，使其处于最佳状态。
2. 施加静态磁场：通过强磁场系统产生均匀的静态磁场，使样品中的质子自旋与外加磁场方向相同或相反。
3. 施加射频场：通过射频系统产生与质子共振频率相匹配的射频场，激发样品中的质子自旋跃迁到高能态。
4. 梯度磁场调制：通过梯度磁场系统对静态磁场进行调制，使得不同位置处的质子具有不同的共振频率，从而实现空间定位。
5. 信号检测：射频系统在激发过程中同时充当探测器，接收并放大样品中的磁共振信号。
6. 信号处理：信号检测系统对采集到的磁共振信号进行放大、滤波、调制等处理，以便最终得到与样品性质相关的信息。
四、质子磁力仪的应用质子磁力仪在医学、化学、物理等领域具有广泛的应用。
在医学上，质子磁力仪常用于核磁共振成像（MRI）技术，可以获得人体内部的高分辨率影像，帮助医生进行诊断和治疗。
电法、磁法公式整理
专业公式一． 电法t ρ：平行于良导体时的电阻率 t ρ：平行于良导体时的电阻率mn j ：测量电极MN 间的电位差mn ρ：MN 间的岩石的平均电阻率n:参加取s ρ平均值的个数m:设计时的无位均方相对误差（1）系统质量检查：采用均方相对误差M 来衡量精度数据的视电阻率之差，即：si ρ∆=si ρ∆-'si ρ_siρ：某检查观测的算术平平均只值，即_siρ=2'sisi ρρ+i V ：原始观测电位值 'i V ：检查观测电位值的极化场电位差，2V ∆：断电瞬间（3）.观测质量：(一) 异常区 采用均方相对误差（q M ）：n ：检查观测点的总数 qM≤7% （以激电观测为主时，电阻率观测质量要求可降为7%）（4）.正常背景区（采用均方误差q ε来衡量）：()nni sisiq 212'∑=-=ηηε通常要求q ε ≤0.4~0.5（5）.异常下限（sx η）： N sb sx )5.2~5.1(+=ηηsb η：（可用s -η值）观测值 n ：观测点（块）数（3）.测定数目N 超过30时，可绘出电参数分布曲线第一步：分组。
由标本块数n ，由分组数与标本块数的关系曲线查的，每组间隔s x ∆或g x ∆分别测定极化率时采用算术坐标。
s x ∆：每组η的间g x ∆: 每组ρ值在对数坐标上的距离间隔第三步：绘图： 以每组块数在总块数中的百分比即频率为纵坐标14. 交流激发极化法：（1）.视频散率（（6）观测精度要求：一，f ρ 的精度要求 A ：单点相对误差（%5±<δ）B ： 全区的质量评价（采用平均相 对误差%4<SP ε为合格）：二：s P 的观测精度要求： A ：在异常段采用平均相对误差（sP _δ）高精度： ≤SP M 0.2%~0.3% (适用于背景值较低时) 中精度： ≤SP M 0.4%~0.5% （适用于一般工作）低精度： ≤SP M0.7%~0.8% （适用于异常幅度较大的地区）二．磁法公式气中，C 近似等于1）R ：21m m 之间的距离长度场源的磁量。
质子磁力仪工作原理
质子磁力仪工作原理引言：质子磁力仪是一种常见的科学仪器，广泛应用于医学、物理学以及化学等领域。
它能够通过测量质子的磁场特性来获取样品的结构和性质信息。
本文将以质子磁力仪的工作原理为主题，详细介绍其原理和应用。
一、质子磁力仪的组成质子磁力仪主要由磁场系统、射频系统、梯度系统和检测系统组成。
其中磁场系统产生均匀的静态磁场，射频系统用于激发和检测样品中的质子信号，梯度系统用于产生空间梯度场以实现空间编码，检测系统用于接收并测量质子信号。
二、质子的磁场特性在外磁场的作用下，质子会产生一个旋进的磁矩，并在转动过程中发出射频信号。
这个旋进的频率与外磁场的强度有关，被称为拉莫尔频率。
不同的核素具有不同的拉莫尔频率，因此可以通过测量拉莫尔频率来区分不同的核素。
三、磁共振现象当质子系统处于磁共振状态时，外加一个与拉莫尔频率相等的射频脉冲会导致质子系统从低能级跃迁到高能级。
在射频脉冲结束后，质子系统会返回到平衡态，并向周围发出一个射频信号，这个信号被称为自由感应衰减信号(FID)。
四、信号采集与处理质子磁力仪通过接收和处理自由感应衰减信号来获得样品的信息。
在接收过程中，质子磁力仪会使用一个共振电路来选择特定的频率范围，并放大接收到的信号。
然后，通过使用快速傅里叶变换(FFT)等算法，将时域信号转换为频域信号，进而得到样品的频谱信息。
五、空间编码与图像重建为了获得样品的空间分布信息，质子磁力仪会通过梯度系统产生空间梯度场。
这个梯度场可以使不同位置的质子在不同的时间内达到磁共振状态，从而实现对样品的空间编码。
通过改变梯度场的强度和方向，可以获得不同位置的质子信号，最终通过图像重建算法可以得到样品的二维或三维图像。
六、质子磁力仪的应用质子磁力仪在医学上有着广泛的应用，特别是核磁共振成像(NMR)技术。
通过对人体组织中的质子信号进行采集和处理，可以获取人体内部器官的结构和功能信息，从而实现疾病的早期诊断和治疗监测。
此外，质子磁力仪还被广泛应用于材料科学、化学分析和物理学等领域，用于研究和分析不同材料的结构和性质。
质子磁力仪数据采集实验
时间：地点：雁山校区六栋教学楼南侧组员：第一组天气：晴
所用仪器：WCZ-1质子磁力仪（3台）、磁探头（3个）、记录本（若干）
一、实验目的：掌握磁法勘探的基本工作流程、质子磁力仪的组成构架及操作规程、了解日变校正的方法。
二、基本原理：自然界的岩石和矿石具有不同磁性，可以产生各不相同的磁场，它使地球磁场在局部地区发生变化，出现地磁异常。
利用磁力仪发现和研究这些磁异常，进而可以寻找磁性矿体和研究地质构造。
磁法勘探是常用的地球物理勘探方法之一，它主要用来寻找和勘探有关矿产（如铁矿、铅锌矿、铜矿等）、进行地质填图等。
三、具体步骤：
1）在1台质子磁力仪中选一台当作基站，其余2台则是用到测线测点上测量；2）在测量之前须把仪器中的时间调到统一的时间，背景值调至到46000nT；3）设置好全部要设置的项之后，3人一组（1人拿探头，1人操作仪器，1人记录。
注：拿探头那位同学身上最后不要携带有金属物件）；
4）按照一定的顺序对测线上各个点进行磁测；
5）把测量时间、测点信息及总场值在WCZ-1质子磁力仪中存储记录下来，方便以后的数据处理。
-----------北向测量
————南向测量
图1 实测磁场强度剖面曲线图
图2 磁场日变校正磁异常剖面曲线图。
质子磁力仪
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3 Overhauser磁力仪
此信号频率与待测地磁场关系为 T=（2π／ rp）×f (1) 式中：T ——地磁场强度，nT； f ——接收信号频率，Hz； rp——与质子有关的常数，称为磁旋比。 rp =(2.675 198 7 ± 0.000 007 5) ×108 T-1S-1 ，它不受外界因素如：温 度、压力、湿度的影响，并且有很精度的测定结果。因此， T=（2π／ rp）×f=23.487 4f (2) Overhauser磁力仪磁场的测量转换为探头传感器稳定自由基质子自旋 频率的测量。
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3 Overhauser磁力仪
• Overhauser磁力仪与质子磁力仪比较
• Overhauser磁力仪传感器探头产生射频磁场所需的能量很小，只有质 子磁力仪的1/4； • 射频磁场频率位于进动信号频率之外，从而最大程度地消除了噪声； • 极化过程和进动信号观测可同时进行，从而提高了观测效率。
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3 Overhauser磁力仪
• 工作原理 将带有不成对电子的特殊液体与氢原子结合并置于射频(RF)磁场 之中进行极化，随之被极化的不成对电子便会将其极化信息传递给氢 原子，于是就产生了进动信号。这种进动信号对总磁场强度的变化有 很高的灵敏度，特别适用于高精磁测。与直流极化和静态极化质子磁 力仪不同， overhauser磁力仪采用的是动态极化的方式。 Overhauser磁力仪探头传感器有两个线圈，一般是绕在盛有不成 对电子与氢原子结合的特殊液体的玻璃容器外面。特殊液体存在电子 自旋和质子自旋两个自旋系统，常采用具有稳定自由基的有机溶剂作 为工作物质。一个是激励线圈，与射频振荡器连接，射频频率等于工 作物质中电子在地磁场的共振频率；另一线圈是信号接收线圈，接收 overhauser效应所产生的信号。
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WCZ-1质子磁力仪
WCZ-1质子磁力仪是本所在参照国外先进磁力仪基础上针对本国实际情况采用先进技术研制的新一代质子磁力仪，其磁场测量精度为±1nT，分辨率高达0.1nT，完全符合原地矿部发布的《地面高精度磁测工作规程》要求。
其具有的大存储容量、高分辨率、灵活性使它得以成为便携式、移动式、基站式磁力仪。
通过更改探头结构，可以以0.1nT的分辨率进行总场和水平、垂直梯度的测量。
应用范围
●矿产勘查，如铁矿、铅锌矿、铜矿等。
●配合矿区勘探，研究矿体的埋深、产状和连续性，研究矿体的形状、大小，
估计矿床规模。
●石油、天然气勘查，研究与油气有关的地质构造及大地构造等问题。
●普查、详查、地质填图。
●航空及海洋磁测的地面日变站。
●断层定位。
●考古。
●水文。
●工程勘查，如管线探测等。
●地震前兆监测，火山观测以及其它环境及灾害地质工作。
●小型铁磁物体的探测等。
主要特点
●可进行地磁场总场测量及梯度测量（水平梯度或垂直梯度，需增配专用探
头及探头架）。
●可用于野外作业，也可用做基站测量。
●内置实时时钟，测量结果连同测量时刻一并存储，还能定时测量、存储。
●大屏幕显示，全中文界面，自动显示磁场强度曲线，操作简单。
●带背光的液晶显示器，方便夜间测量。
●人性化键盘设计，支持左、右手同时操作。
●既可全量程自动调谐，也可人工调谐。
●轻便便携，整套系统使用背包背带，一人可完成全部测量任务。
●具有RS-232C 计算机接口。
●专业地质软件可绘制等值线图、剖面图等。
技术指标
●测量范围：20,000 nT～100,000nT
●测量精度：±1nT
●分辨率：0.1nT
●允许梯度：≤5,000nT/m
●存贮数据：100,000 个读数，带掉电保护功能
●液晶显示：240×128 图形液晶
●键盘输入：22 键
●接口：RS-232C标准串口
●电源：外置可充电电池12V/2.3Ah ，也可选用外接电源
●主机体积：230 × 155 ×65mm3
●主机重量：2.5Kg（包括电池）
●探头体积：φ75mm×155mm
●探头重量：0.8 Kg
●工作温度：-10 ℃～+50 ℃
标准配置
●主机 1 台
●探头 1 只
●测杆 1 付
●充电器 1 台
●可充电电池 2 个
●背带 1 根
●探头注油孔密封用生胶带 1 卷
●探头注油孔密封螺丝用呆扳手 1 把
●探头连接线 1 根
●探头夹 1 只
●手提箱 1 个
●专用通讯电缆 1 根
●USB转串口线 1 套
●无磁螺丝刀（一字和十字）各1把
●软件及操作手册 1 套
●探头盖备用紧固螺钉（M4×16）3颗
●探头夹电缆备用紧固螺钉（M3×12）2颗
●探头线接线端备用紧固螺钉（M4×7）3颗
●插头线备用紧固螺钉（M2×6）6颗。