磁法勘探儀器

簡介

磁法勘探中用來測量磁場強度和磁性參數的儀器。

基本介紹

• 中文名：磁法勘探儀器
• 作用：測量磁場強度和磁性參數
• 類型：測量儀器
• 相關：磁力儀

簡介

磁法勘探中用來測量磁場強度和磁性參數的儀器。

分類

磁法勘探儀器種類很多。按測量目的不同，可分為測量磁場強度的磁力儀和測量岩（礦）石磁參數的磁力儀兩大類。前一類磁力儀配置專門裝置後也可用於磁參數測定。

在測量磁場強度的磁力儀中，根據測量磁場是標量（或模量）還是矢量的不同，可分為標量磁力儀和矢量磁力儀。質子磁力儀和光泵磁力儀本質上是標量磁力儀，它們可測量地磁場的總強度模量。其他磁力儀為矢量磁力儀，如垂直或水平磁秤，測量地磁場在垂直或某一水平方向的差值，磁通門磁力儀測量地磁場在某方向的強度，超導磁力儀測量垂直於超導環平面方向上的磁場的差值等。此外，質子磁力儀和光泵磁力儀可測定磁場強度的絕對值屬絕對測量儀器，但也可用作相對測量。其他類型的磁力儀是相對測量儀器。根據套用領域不同，可分為航空、衛星、海洋、地面及鑽井磁力儀。根據儀器結構不同可分為機械式和電子式。按照發展歷史和套用的物理原理,可把磁力儀分為3個世代。第一代磁力儀套用永久磁鐵或感應線圈,如磁秤;第二代磁力儀套用高導磁性材料或原子、核子的特性以及複雜電子線路，如原子磁力儀、光泵磁力儀；第三代磁力儀利用低溫量子效應，如超導磁力儀。

測量磁場強度的磁力儀

常用的有以下5種：

①　磁秤。

是機械式磁力儀。利用一個可繞固定軸自由旋轉的磁棒，其偏轉角的大小與外磁場強度成比例的關係來測量磁場大小。由於用重力矩來平衡磁力矩，所以只能測垂直（或水平）地磁場相對於一個固定點的改變值。利用磁棒放置位置的不同可以分別測定垂直磁異常和水平磁異常，其相應的儀器為垂直磁秤和水平磁秤。

②　磁通門磁力儀。

或稱飽和式磁力儀。它是一種電力磁力儀。它利用高磁導率的坡莫合金作靈敏元件，在弱磁場中就能達到磁飽和。靈敏元件的磁芯為閉合磁路，在其兩邊繞以匝數相同、繞向相反的激勵繞組，其外繞以訊號繞組。對激勵繞組給以交變電壓，使靈敏元件達到近於飽和，若無外磁場存在，則兩邊磁芯產生的磁通波形對稱而反向，這時訊號繞組將沒有感應電壓輸出。當沿元件軸向存在一外磁場，則兩邊磁芯在正、負半周內飽和程度不一，產生的磁通量不能互相抵消，將有感應電壓脈衝輸出。其幅度與外磁場大小成正比，據此即可測定外磁場的大小。儀器的測量精度可達 5納特左右。可用於地面、航空或井中磁測。

③　質子磁力儀。

利用蒸餾水、煤油等所含的氫質子在地磁場中自由旋進的現象來測量磁場。若垂直地磁場方向對含氫液體的探頭加一極化磁場，則探頭中的質子磁矩將按極化場方向排列。切斷極化場，則地磁場力圖將質子磁矩拉回到地磁場方向,但由於質子自旋,在力矩作用下質子磁矩將繞地磁場方向旋進。其旋進頻率與地磁場大小成正比，測定旋進頻率即可獲得磁場值。儀器靈敏度一般為 0.1納特。常用於地面、航空和海洋磁測。

④　光泵磁力儀。

利用銣蒸氣、銫蒸氣或亞穩態氦，套用核共振原理而設計的。可作連續測量，靈敏度可達0.001納特。因此不僅可用來測定磁場值,也可利用兩個距離一定的探頭進行梯度測量，把兩探頭沿水平方向放置，測量水平梯度的磁力儀稱為水平梯度磁力儀；把兩探頭垂直放置，測量垂直梯度的磁力儀稱為垂直梯度磁力儀。光泵磁力儀主要用於航空磁測並作梯度測量。

⑤　超導磁力儀。

利用約瑟夫遜效應測量磁場的磁力儀。其測量器件是超導材料製成的閉合環，利用器件對外磁場的周期效應和其磁通變化與外磁場變化成正比原理來測量磁場。這種儀器的靈敏度可達10～10納特。可製成航磁梯度儀，也可用於研究地磁場的微擾及弱磁性岩石的磁性測定。

測量岩（礦）石磁參數的磁力儀

岩（礦）石的磁參數一般情況下可通過測定標本的磁場獲得，因此前述測定磁場的儀器原則上均可用於磁參數測定，但其中某些儀器因靈敏度低，另外還需附加測定裝置等，因此常常用如下專門儀器測定標本的磁參數。

①　無定向磁力儀。

用懸絲懸掛總磁矩為零的磁系來測量標本的磁場。磁系一般由兩個磁矩相等、極性相反的磁棒固定在一個金屬桿上構成，可靜止在任意方位。對標本產生的不均勻磁場反映靈敏,儀器靈敏度可達10SI（國際單位），可測量標本的磁化率和剩餘磁化強度。

②　旋轉磁力儀。

用感應線圈作探頭。將岩石標本放線上圈內繞某個軸勻速轉動，測定標本磁場所產生的感應電動勢之振幅和相位，以此來測得標本的剩餘磁化強度。其靈敏度可達10SI（國際單位）。

③　磁化率儀。

測定岩（礦）石露頭、標本及土壤樣品磁化率的儀器。儀器的探頭是一個線圈繞製成的電感元件,是電橋的一個臂。測定時將探頭放置樣品上,相當於線圈中充滿磁介質而使線圈電感量改變，利用交流電橋觀測探頭的電感變化來測量磁介質（標本）磁化率的大小。儀器靈敏度可達 10SI（國際單位）。利用電橋平衡原理還可製成測量磁化率各向異性的卡帕橋。