质子磁力仪及其标定信号源的研究

王晨光

[摘 要] 磁力仪主要用于测量磁场强度和方向，进行磁场异常数据的搜集和岩石的磁参数测室。质子磁力仪主要研究其测程标定信号源。对质子磁力仪的标定信号源提出在应用中存在的问题及解决方式，为质子磁力仪的改进提出合理化建议。

[关 键 词] 质子磁力仪；原理；标定信号源

一、质子磁力仪的工作原理

在自然界中，因为地球是有一定磁场的，岩石和矿物质在自然界的不断变换中，也产生了各自不同的磁场。这些磁场让地球的整个磁场也发生了一定的变化，出现了地磁异常的现象。我们需要利用相关仪器进行勘探和研究，去分析这些磁性矿物质并对其进行深入的研究。在地质工作中，用于信息收集、数据存储、信息识别和处理的仪器是地质测量仪，它能够有效地分析和判断出地质的整体现象，对地球磁场的微弱变化，也能够有效地测量和预知。地质仪器勘探的信息范围非常广泛，包含了地质的整体构造、地形地貌、地球物理场，也包含了岩石和矿物质的有效参数。土壤和水域中的化学元素以及分布情况，也能够在地质仪器中显示。质子磁力仪也是地质勘探工作中最为常见的仪器，它利用了质子氢原子产生旋进信号和磁矩，质子氢的液体能够供给高密度的氢，在操作时也避免了一些危险。磁力仪通过在地磁场中进行旋转前进完成敏锐的测量，它的高分辨率和灵敏度，对地质勘探有非常大的帮助。质子磁力仪在工作时，外部磁场如果没有干扰，水中的质子是不会显示宏观磁矩的。但我们可以通过一定方式的排列，让一定数量的质子磁矩按照同一方向进行组合，就能够得到宏观磁矩，质子能够形成自由旋转运动，并且在重力的作用下，磁矩会按照地磁场的方向进行有规律地旋轉。磁力仪的磁场有大小、方向的矢量场。磁力仪工作时，对质子旋进的测量需要按照一定的顺序进行，须有一个初始阶段，然后再按照一定的频率进行有步骤地测量，通过循环往复的动作不断地进行勘探检测，对地质进行有效的勘探。

二、质子磁力仪的特点

地磁场总场的测量范围绝对值是2万～10万NT，并且这个数据适用于地球上的所有地区。质子测量仪能够自动对地磁场值进行测量，并且对陌生的地磁场，即便对当地的正常磁场值不了解，质子磁力仪也能够进行操作。并且它的语言显示功能也可进行中英文调节，便于用户操作和查看勘探结果。除此之外，它的数据记录功能和存储功能也都非常完善，配备的专用软件也能够对所勘探的地区进行数据测量，同时也能够去除噪声，日变改正，对于绘制剖面的曲线部分，也能够预先处理，让使用者可以对整天工作在室内进行评估，数据也依然能够保持准确。质子测量仪的准确性和稳定性都非常高，并且在与电脑进行数据传输时，也能够通过USB进行实时传输，方便快捷。如果要进行长时间的野外勘探磁场测量工作，备用的电池也能保证长时间工作不断电。使用者还能够连接GPS系统，对测量点的坐标值能够进行有效的存储。不仅如此，质子磁力仪对于数据处理、等值图绘制、平面剖图等都能够进行专业的演示。

三、质子磁力仪测程标定信号源的研究

目前，质子磁力仪在使用过程中出现了一系列的问题。因为其维修条件有限，频率的稳定性也没有保障，受到外界干扰的可能性也较大，集成度相对较低，可靠性能和仪器的精密程度也有待提高。在质子磁力仪设计时，就需要有目的地对磁力仪弊端进行合理改善。我们需要利用高集化的芯片，提升测量频率要求，让质子磁力仪在使用过程中的精准度有所提高，并要选用优等质量的元器件，将电路进行合理化设计。同时也要保证外界对磁力仪工作时不产生干扰，做好防干扰工作。通过这些方法，能够在很大程度上提高磁力仪的频率稳定性，加强信号的可靠程度，还特地指定了高精度的标准测程信号源，来对质子磁力仪进行维修和标定，模拟探头在测量磁场后能够转成电信号，通过地震前兆数字台网来标定信号源，这不仅能够让磁力仪勘探的准确性更高，还能让数据更可靠。

现在很多地震监测所用的质子磁力仪使用时间较长，有很多一起出现故障的机率有了明显的提高，维修频率较高，费用较大。使用标定信号源也会给维修人员的工作带来诸多不便，难度也有所提升。质子磁力仪拥有测量精准度高、携带方便等特点，并且应用范围也较为广泛，不仅在磁场勘探、地质构造勘探、磁性岩体鉴定、航空航海等诸多方面得到了广泛应用，并且勘探的结果也让各个领域受益良多。本文针对质子磁力仪的特点、原理进行了分析，并且对如何让磁力仪测程标定信号源也进行了分析和研究。我们在使用的过程中，要适当地进行仪器的规范使用和保护，保证仪器的测量精准度。

参考文献：

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[2]陈新来，张扬.质子磁力仪探测海底光缆应用研究[J].光通信技术，2015（9）.

[3]向阳，赖爱京，徐衍刚，等.地磁数据的HHT方法与传统分析方法的比较[J].内陆地震，2015（2）.

[作者单位]河北省地球物理勘查院

（编辑：张玉）