一种用方形偏置线圈测量地磁场矢量的方法及测量装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种用方形偏置线圈测量地磁场矢量的方法及测量装置，用三角架、垂直线圈及总场磁力仪测量无附加磁场时的正常地磁场TO、地磁场附加垂直向上磁场Tf和附加两倍垂直向上磁场2Tf的2个合成磁场值T-1、T-2，计算磁场垂直分量Z、水平分量H、地磁倾角I，计算方法如下：。设置水平线圈，使垂直线圈与水平线圈的几何中心重合，用总场磁力仪测量地磁场附加水平正向磁场和水平反向磁场后的2个合成磁场值T+∥、T-∥，计算地磁偏角，计算方法如下：其中：DO=水平线圈轴线与地理北方向的夹角，为已知的预先设定值。本发明在观测前仅需对线圈作水平调整，适用于地球物理勘查野外普查工作中的大面积快速测量。
【专利说明】一种用方形偏置线圈测量地磁场矢量的方法及测量装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地球物理地磁场精细测量【技术领域】，是一种用方形偏置线圈测量地磁 场矢量的方法及测量装置。
【背景技术】
[0002] 地磁场矢量测量可有效减少地球物理勘查反演中的多解性，有助于对磁性体的定 性及定量解释。目前，国内外地球物理探矿工作者普遍使用的地磁野外测量仪器是普通质 子磁力仪、光泵磁力仪或overhauser质子磁力仪。这些磁力仪在野外使用方便，测量精度 已经达到或优于InT，可测量地磁总场强度标量值，但是，总场磁力仪不能测量地磁场矢量， 在进行地磁场矢量野外测量时，只能使用精度较低、测量误差达数1〇ηΤ的磁通门三分量磁 力仪，这种磁力仪不能满足专业地球物理勘查工作的需要。目前市场销售的加拿大CEM公 司didD矢量磁力仪代表了地磁场矢量测量的国际先进水平，采用的测量方法是：在高精度 总场磁力仪探头上安装两组互相正交的线圈，正交线圈的轴线在水平面和子午面内与地磁 场矢量F正交。首先记录未加偏置电流时的全磁场T，然后向在子午面内轴线垂直T的线圈， 即磁场倾角（D)线圈内，依次输入大小相等，方向相反的偏置电流，记录这两个偏置电流所 产生的偏转磁场与地磁场的合成磁场，称之为Ip和Im，同样，再向在水平面内轴线垂直T的 线圈，即磁偏角（D)线圈内，依次输入大小相等，方向相反的偏置电流，记录这两个偏置电流 所产生的偏转磁场与地磁场的合成磁场，称为Dp和Dm,然后经计算确定磁场T的倾角（I) 和偏角(D)的变化 dl 和 dD(http://www. gemsys. ca/products/vecrot-magneromerets/)· GME公司didD矢量磁力仪测量时无需对地磁分量做完全补偿，设备比较轻便。但是需要将 探头上的正交线圈轴线预先分别在水平面和子午面内调整到与待测地磁场矢量T正交的 方位，仪器的安装调整准备工作复杂繁琐，只能用于在地磁场倾角I和磁场偏角D已知的固 定式地震地磁观测台站，测量地磁倾角I和偏角D随时间的偏移变化量。因此，现有的地磁 场矢量测量设备和技术均不适合在野外找矿环境中进行高精度测量。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种用方形偏置线圈测量地磁场矢量的方法及测量装置，它 能解决现有技术的不足。
[0004] 本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种用方形偏置线圈测量地磁 场矢量的方法，用三角架、垂直线圈及总场磁力仪测量无附加磁场时的正常地磁场I、地磁 场附加垂直向上磁场T f和附加两倍垂直向上磁场2Tf的2个合成磁场值T_i、T_2，计算磁场 垂直分量Ζ、水平分量Η、地磁倾角I，计算方法如下：
【权利要求】
1. 一种用方形偏置线圈测量地磁场矢量的方法，其特征在于：用三角架、垂直线圈及 总场磁力仪测量无附加磁场时的正常地磁场L、地磁场附加垂直向上磁场Tf和附加两倍垂 直向上磁场2T f的2个合成磁场值TfTj，计算磁场垂直分量Z、水平分量H、地磁倾角I，计 算方法如下：
所述垂直线圈为方形线圈，方形线圈由4个边长相等的正方形线圈依次纵向排列，各 正方形线圈的中心点的连线垂直于任一正方形线圈，每两个正方形线圈的间距相等，两个 上下端正方形线圈间的距离等于正方形线圈的边长；设置水平线圈，使垂直线圈与水平线 圈的几何中心重合，用总场磁力仪测量地磁场附加水平正向磁场和水平反向磁场后的2个 合成磁场值T+，/、T_，/，计算地磁偏角，计算方法如下：
其中：D0=水平线圈轴线与地理北方向的夹角，为已知的预先设定值； 所述水平线圈为方形线圈，方形线圈由4个边长相等的正方形线圈依次横向排列，各 正方形线圈的中心点的连线垂直于任一正方形线圈，每两个正方形线圈的间距相等，两个 左右外侧正方形线圈间的距离等于正方形线圈的边长。
2.根据权利要求1所述的一种用方形偏置线圈测量地磁场矢量的方法，其特征在于： 步骤如下： ① 将总场磁力仪探头置于垂直线圈中部，垂直线圈安装在三角架上，垂直线圈为方形 线圈； ② 将垂直线圈通过导线与激磁电源连接，激磁电源上设置波段开关； ③ 调整激磁电源开关，使激磁电源对垂直线圈不加电，用总场磁力仪测量无附加磁场 的地磁场T。； ④ 调整激磁电源开关，使激磁电源对垂直线圈反向加电，电流强度为I，垂直线圈产生 垂直向上的磁场Tf，用总场磁力仪测量磁场1^与地磁场的合成磁场τ_ 1; ⑤ 调整激磁电源开关，使激磁电源对垂直线圈反向加电，电流强度为21，垂直线圈产生 垂直向上的磁场2Tf，用总场磁力仪测量磁场2T f与地磁场的合成磁场Τ_2，用计 算磁场垂直分量Ζ、水平分量Η和地磁倾角I，计算方法如下：
3.根据权利要求1或2所述的一种用方形偏置线圈测量地磁场矢量的方法，其特征在 于：在垂直线圈上安装水平线圈，使垂直线圈和水平线圈的几何中心重合，将总场磁力仪探 头置于两线圈的几何中心重合处，水平线圈为方形线圈，用总场磁力仪测量地磁场附加水 平正向磁场Τ +//和水平反向磁场Tj后的合成磁场，计算地磁偏角，计算方法如下：
其中DO为水平线圈轴线与地理北方向的夹角，为已知的预先设定值。
4.根据权利要求1所述的一种用方形偏置线圈测量地磁场矢量的方法，其特征在于： 步骤如下： ① 将总场磁力仪探头置于垂直线圈中部，垂直线圈安装在三角架上，垂直线圈为方形 线圈； ② 将垂直线圈通过导线与激磁电源连接，激磁电源上设置波段开关； ③ 调整激磁电源开关，使激磁电源对垂直线圈不加电，用总场磁力仪测量无附加磁场 的地磁场T。； ④ 调整激磁电源开关，使激磁电源对垂直线圈反向加电，电流强度为I，垂直线圈产生 垂直向上的磁场Tf，用总场磁力仪测量磁场1^与地磁场的合成磁场τ_ 1; ⑤ 调整激磁电源开关，使激磁电源对垂直线圈反向加电，电流强度为21，垂直线圈产生 垂直向上的磁场2Tf，用总场磁力仪测量磁场2T f与地磁场的合成磁场Τ_2，用计 算磁场垂直分量Ζ、水平分量Η和地磁倾角I，计算方法如下：
⑥ 将水平线圈安装在垂直线圈上，使两线圈的几何中心重合，将水平线圈与激磁电源 连接，水平线圈为方形线圈； ⑦ 调整激磁电源开关，使激磁电源对水平线圈正向加电，用总场磁力仪测量水平线圈 正向磁场与地磁场的合成磁场Τ+，/ ; ⑧ 调整激磁电源开关，使激磁电源对水平线圈反向加电，用总场磁力仪测量水平线圈 反向磁场与地磁场的合成磁场Τι ;用1'。、1'_1、1'_2、1'+//和1'_//的测量数值计算磁场垂直分量 Ζ、水平分量Η、地磁倾角I和地磁偏角D，计算方法如下：
其中DO为水平线圈轴线与地理北方向的夹角，为已知的预先设定值。
5. -种用方形偏置线圈测量地磁场矢量的方法使用的测量装置，其特征在于：包括三 角架（1)，三角架（1)上安装水平刻度盘（3)，刻度盘（3)上安装转筒（6)，转筒（6)内安装固 定柱（9)，固定柱（9)上安装线圈座（8)，线圈座（8)上安装两个半轴支架，两个半轴支架顶 部安装相应的半轴，半轴通过连接板与垂直线圈骨架（12)连接，垂直线圈骨架（12)与水平 线圈骨架（11)连接，沿水平线圈骨架（11)缠绕水平线圈（21)，沿垂直线圈骨架（12)缠绕 垂直线圈（20)，垂直线圈（20)与水平线圈（21)的几何中心重合，垂直线圈（20)和与水平 线圈（21)均通过导线与线圈激磁电源相连，在垂直线圈与水平线圈的几何中心重合处安 装总场磁力仪探头（14)，总场磁力仪探头（14)通过导线与总场磁力仪（22)连接；所述垂直 线圈为方形线圈，方形线圈由4个边长相等的正方形线圈依次纵向排列，各正方形线圈的 中心点的连线垂直于任一正方形线圈，每两个正方形线圈的间距相等，两个上下端正方形 线圈间的距离等于正方形线圈的边长；所述水平线圈为方形线圈，方形线圈由4个边长相 等的正方形线圈依次横向排列，各正方形线圈的中心点的连线垂直于任一正方形线圈，每 两个正方形线圈的间距相等，两个左右外侧正方形线圈间的距离等于正方形线圈的边长。
6. 根据权利要求5所述的一种用方形偏置线圈测量地磁场矢量的方法使用的测量装 置，其特征在于：水平线圈骨架（11)上安装支撑板（16)，支撑板（16)上安装相互正交的第 一玻璃长水准泡（23)和第二玻璃长水准泡（24)，第一玻璃长水准泡（23)和第二玻璃长水 准泡（24)的水平面与垂直线圈平面平行。
7. 根据权利要求5所述的一种用方形偏置线圈测量地磁场矢量的方法使用的测量装 置，其特征在于：水平刻度盘（3)的上端、转筒（6)外周安装旋转座（5)，旋转座（5)上端面 与线圈座（8)连接，旋转座（5)的侧面上安装锁紧螺栓（10)。
8. 根据权利要求5所述的一种用方形偏置线圈测量地磁场矢量的方法使用的测量装 置，其特征在于：垂直线圈骨架（12)与水平线圈骨架（11)正交安装在线圈座（8)的两个半 轴上，线圈骨架可绕水平半轴坚向180°转动,线圈座（8)可绕固定柱（9)水平180°转动。
9. 一种用方形偏置线圈测量地磁场矢量的方法，其特征在于：包括下述步骤： ①在拟观测位置安装三角架（1 )，三角架（1)上安装水平刻度盘（3 )，刻度盘（3 )上安装 转筒（6)，转筒（6)内安装固定柱（9)，固定柱（9)上安装线圈座（8)，线圈座（8)上安装两个 半轴支架，两个半轴支架顶部安装相应的半轴，半轴通过连接板与垂直线圈骨架（12)连接， 垂直线圈骨架（12)与水平线圈骨架（11)连接，沿水平线圈骨架（11)缠绕水平线圈（21)， 沿垂直线圈骨架（12)缠绕垂直线圈（20)，垂直线圈（20)与水平线圈（21)的几何中心重合， 垂直线圈（20)和与水平线圈（21)均通过导线与线圈激磁电源相连，在线圈几何中心重合 处安装总场磁力仪探头（14)，总场磁力仪探头（14)通过导线与总场磁力仪（22)连接； ② 调整三角架使垂直线圈处在垂直状态，水平线圈处在水平状态，水平线圈方位角为 DO,垂直线圈和水平线圈均采用方形线圈； ③ 调整激磁电源开关，使激磁电源对垂直线圈不加电，用总场磁力仪测量无附加磁场 的地磁场T。； ④ 调整激磁电源开关，使激磁电源对垂直线圈反向加电，电源强度为I，垂直线圈产生 垂直向上的磁场Tf，用总场磁力仪测量磁场1^与地磁场的合成磁场τ_ 1; ⑤ 调整激磁电源开关，使激磁电源对垂直线圈反向加电，电源强度为21，垂直线圈产生 垂直向上的磁场2Tf，用总场磁力仪测量磁场2T f与地磁场的合成磁场Τ_2，用计 算磁场垂直分量Ζ、水平分量Η和地磁倾角I，计算方法如下：
⑥ 将水平线圈安装在垂直线圈上，使两线圈的几何中心重合，将水平线圈与激磁电源 连接，水平线圈为方形线圈； ⑦ 调整激磁电源开关，使激磁电源对水平线圈正向加电，用总场磁力仪测量水平线圈 正向磁场与地磁场的合成磁场Τ+，/ ; ⑧ 调整激磁电源开关，使激磁电源对水平线圈反向加电，用总场磁力仪测量水平线圈 反向磁场与地磁场的合成磁场Τι ;用?^Τ+ΤιΤ+,^Ρ Tj数值计算磁场垂直分量Ζ、水平 分量Η和地磁倾角I和地磁偏角D，计算方法如下：
其中DO为水平线圈轴线与地理北方向的夹角，为已知的预先设定值。
【文档编号】G01V3/40GK104122595SQ201410327415
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】高建东, 杜利明, 刘勇, 杨昌彬, 韩云松, 高勇, 孙克勇, 韩进国, 刘蕾, 赵序峰, 高升, 李中平, 王璐, 柯骞, 高嘉汕 申请人:中国冶金地质总局山东正元地质勘查院