一種用球形偏置線圈測量地磁場矢量的方法及測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用球形偏置線圈測量地磁場矢量的方法及測量裝置，用三角架、垂直線圈及總場磁力儀測量無附加磁場時的正常地磁場TO、地磁場附加垂直向上磁場Tf和附加兩倍垂直向上磁場2Tf的2個合成磁場值T-1、T-2，計算磁場垂直分量Z、水平分量H、地磁傾角I，計算方法如下：。設(shè)置水平線圈，使垂直線圈與水平線圈的幾何中心重合，用總場磁力儀測量地磁場附加水平正向磁場和水平反向磁場后的2個合成磁場值T+∥、T-∥，計算地磁偏角，計算方法如下：其中：DO=水平線圈軸線與地理北方向的夾角，為已知的預(yù)先設(shè)定值。本發(fā)明在觀測前僅需對線圈作水平調(diào)整，適用于地球物理勘查野外普查工作中的大面積快速測量。
【專利說明】一種用球形偏置線圈測量地磁場矢量的方法及測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地球物理地磁場精細測量【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種用球形偏置線圈測量地磁 場矢量的方法及測量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 地磁矢量測量可有效減少地球物理勘查反演中的多解性，有助于對磁性體的定性 及定量解釋。目前，國內(nèi)外地球物理探礦工作者普遍使用的地磁野外測量儀器是普通質(zhì)子 磁力儀、光泵磁力儀或overhauser質(zhì)子磁力儀。這些磁力儀在野外使用方便，測量精度已 經(jīng)達到或優(yōu)于InT，可測量地磁總場強度標(biāo)量值，但是，總場磁力儀不能測量地磁場矢量， 在進行地磁矢量野外測量時，只能使用精度較低、測量誤差達數(shù)1〇ηΤ的磁通門三分量磁力 儀，這種磁力儀不能滿足專業(yè)地球物理勘查工作的需要。目前市場銷售的加拿大CEM公司 didD矢量磁力儀代表了地磁矢量測量的國際先進水平，采用的測量方法是：在高精度總場 磁力儀探頭上安裝兩組互相正交的線圈，正交線圈的軸線在水平面和子午面內(nèi)與地磁場矢 量F正交。首先記錄未加偏置電流時的全磁場T，然后向在子午面內(nèi)軸線垂直T的線圈，即 磁場傾角D線圈內(nèi)，依次輸入大小相等，方向相反的偏置電流，記錄這兩個偏置電流所產(chǎn)生 的偏轉(zhuǎn)磁場與地磁場的合成磁場，稱之為Ip和Im，同樣，再向在水平面內(nèi)軸線垂直T的線 圈，即磁偏角D線圈內(nèi)，依次輸入大小相等，方向相反的偏置電流，記錄這兩個偏置電流所 產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)磁場與地磁場的合成磁場，稱為Dp和Dm,然后經(jīng)計算確定磁場T的傾角I和偏 角 D 的變化 dl 和 dD (http://www. gemsys. ca/products/vecrot-magneromerets/)· GME 公 司didD矢量磁力儀測量時無需對地磁分量做完全補償，設(shè)備比較輕便。但是需要將探頭上 的正交線圈軸線預(yù)先分別在水平面和子午面內(nèi)調(diào)整到與待測地磁場矢量T正交的方位，儀 器的安裝調(diào)整準(zhǔn)備工作復(fù)雜繁瑣，只能用于在地磁場傾角I和磁場偏角D已知的固定式地 震地磁觀測臺站，測量地磁傾角I和偏角D隨時間的偏移變化量。因此，現(xiàn)有的地磁矢量測 量設(shè)備和技術(shù)均不適合在野外找礦環(huán)境中進行高精度測量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種用球形偏置線圈測量地磁場矢量的方法及測量裝置，它 能解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004] 本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種用球形偏置線圈測量地磁 場矢量的方法，用三角架、垂直線圈及總場磁力儀測量無附加磁場時的正常地磁場I、地磁 場附加垂直向上磁場T f和附加兩倍垂直向上磁場2Tf的2個合成磁場值T_i、T_2，計算磁場 垂直分量Ζ、水平分量Η、地磁傾角I，計算方法如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種用球形偏置線圈測量地磁場矢量的方法，其特征在于：用三角架、垂直線圈及 總場磁力儀測量無附加磁場時的正常地磁場L、地磁場附加垂直向上磁場Tf和附加兩倍垂 直向上磁場2T f的2個合成磁場值TfTj，計算磁場垂直分量Z、水平分量H、地磁傾角I，計 算方法如下：
所述垂直線圈為垂直多圓環(huán)線圈，垂直多圓環(huán)線圈由至少3個圓環(huán)線圈縱向共軸依次 排列構(gòu)成，中間的圓環(huán)線圈直徑大于其它兩端的圓環(huán)線圈的直徑，從中間圓環(huán)線圈到兩端 的圓環(huán)線圈的直徑依次縮小，各圓環(huán)線圈的間距相等，中間圓環(huán)線圈的兩側(cè)圓環(huán)線圈對稱 分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用球形偏置線圈測量地磁場矢量的方法，其特征在于： 設(shè)置水平線圈，使垂直線圈與水平線圈的幾何中心重合，用總場磁力儀測量地磁場附加水 平正向磁場和水平反向磁場后的2個合成磁場值Τ+ν、Τ_ ν，計算地磁偏角，計算方法如下：
其中：D0=水平線圈軸線與地理北方向的夾角，為已知的預(yù)先設(shè)定值； 所述水平線圈為水平多圓環(huán)線圈，水平多圓環(huán)線圈由至少3個圓環(huán)線圈縱向共軸依次 排列構(gòu)成，中間的圓環(huán)線圈直徑大于其它兩端的圓環(huán)線圈的直徑，從中間圓環(huán)線圈到兩端 的圓環(huán)線圈的直徑依次縮小，各圓環(huán)線圈的間距相等，中間圓環(huán)線圈的兩側(cè)圓環(huán)線圈對稱 分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用球形偏置線圈測量地磁場矢量的方法，其特征在于： 步驟如下： ① 將總場磁力儀探頭置于垂直線圈中部，垂直線圈安裝在三角架上，垂直線圈為垂直 多圓環(huán)線圈； 垂直線圈 ② 將垂直線圈通過導(dǎo)線與激磁電源連接，激磁電源上設(shè)置波段開關(guān)； ③ 調(diào)整激磁電源開關(guān)，使激磁電源對垂直線圈不加電，用總場磁力儀測量無附加磁場 的地磁場T。； ④ 調(diào)整激磁電源開關(guān)，使激磁電源對垂直線圈反向加電，電流強度為I，垂直線圈產(chǎn)生 垂直向上的磁場Tf，用總場磁力儀測量磁場1^與地磁場的合成磁場τ_ 1; ⑤ 調(diào)整激磁電源開關(guān)，使激磁電源對垂直線圈反向加電，電流強度為21，垂直線圈產(chǎn)生 垂直向上的磁場2Tf，用總場磁力儀測量磁場2T f與地磁場的合成磁場Τ_2，用計 算磁場垂直分量Ζ、水平分量Η和地磁傾角I，計算方法如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種用球形偏置線圈測量地磁場矢量的方法，其特征在 于：在垂直線圈上安裝水平線圈，使垂直線圈和水平線圈的幾何中心重合，將總場磁力儀探 頭置于兩線圈的幾何中心重合處，水平線圈為多圓環(huán)線圈，用總場磁力儀測量地磁場附加 水平正向磁場Τ +//和水平反向磁場Tj后的合成磁場，計算地磁偏角，計算方法如下：
其中DO為水平線圈軸線與地理北方向的夾角，為已知的預(yù)先設(shè)定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用球形偏置線圈測量地磁場矢量的方法，其特征在于： 步驟如下： ① 將總場磁力儀探頭置于垂直線圈中部，垂直線圈安裝在三角架上，垂直線圈為垂直 多圓環(huán)線圈； ② 將垂直線圈通過導(dǎo)線與激磁電源連接，激磁電源上設(shè)置波段開關(guān)； ③ 調(diào)整激磁電源開關(guān)，使激磁電源對垂直線圈不加電，用總場磁力儀測量無附加磁場 的地磁場T。； ④ 調(diào)整激磁電源開關(guān)，使激磁電源對垂直線圈反向加電，電流強度為I，垂直線圈產(chǎn)生 垂直向上的磁場Tf，用總場磁力儀測量磁場1^與地磁場的合成磁場τ_ 1; ⑤ 調(diào)整激磁電源開關(guān)，使激磁電源對垂直線圈反向加電，電流強度為21，垂直線圈產(chǎn)生 垂直向上的磁場2Tf，用總場磁力儀測量磁場2T f與地磁場的合成磁場Τ_2，用計 算磁場垂直分量Ζ、水平分量Η和地磁傾角I，計算方法如下：
⑥ 將水平線圈安裝在垂直線圈上，使兩線圈的幾何中心重合，將水平線圈與激磁電源 連接，水平線圈為水平多圓環(huán)線圈； ⑦ 調(diào)整激磁電源開關(guān)，使激磁電源對水平線圈正向加電，用總場磁力儀測量水平線圈 正向磁場與地磁場的合成磁場Τ+ // ;
其中DO為水平線圈軸線與地理北方向的夾角，為已知的預(yù)先設(shè)定值。
6. -種用球形偏置線圈測量地磁場矢量的方法使用的測量裝置，其特征在于：包括三 角架（1)，三角架（1)上安裝水平刻度盤（3)，刻度盤（3)上安裝轉(zhuǎn)筒（6)，轉(zhuǎn)筒（6)內(nèi)安裝 固定柱（9)，固定柱（9)上安裝線圈座（8)，線圈座（8)上安裝兩個半軸支架，兩個半軸支架 頂部安裝相應(yīng)的半軸，半軸通過連接板與垂直線圈骨架（12)連接，垂直線圈骨架（12)與水 平線圈骨架（11)連接，沿水平線圈骨架（11)纏繞水平線圈（21)，沿垂直線圈骨架（12)纏 繞垂直線圈（20)，垂直線圈（20)與水平線圈（21)的幾何中心重合，垂直線圈（20)和與水 平線圈（21)均通過導(dǎo)線與線圈激磁電源相連，在垂直線圈與水平線圈的幾何中心重合處 安裝總場磁力儀探頭（14)，總場磁力儀探頭（14)通過導(dǎo)線與總場磁力儀（22)連接； 所述垂直線圈為垂直多圓環(huán)線圈，垂直多圓環(huán)線圈由至少3個圓環(huán)線圈縱向共軸依次 排列構(gòu)成，中間的圓環(huán)線圈直徑大于其它兩端的圓環(huán)線圈的直徑，從中間圓環(huán)線圈到兩端 的圓環(huán)線圈的直徑依次縮小，各圓環(huán)線圈的間距相等，中間圓環(huán)線圈的兩側(cè)圓環(huán)線圈對稱 分布；所述水平線圈為水平多圓環(huán)線圈，水平多圓環(huán)線圈由至少3個圓環(huán)線圈縱向共軸依 次排列構(gòu)成，中間的圓環(huán)線圈直徑大于其它兩端的圓環(huán)線圈的直徑，從中間圓環(huán)線圈到兩 端的圓環(huán)線圈的直徑依次縮小，各圓環(huán)線圈的間距相等，中間圓環(huán)線圈的兩側(cè)圓環(huán)線圈對 稱分布。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用球形偏置線圈測量地磁場矢量的方法使用的測量裝 置，其特征在于：水平線圈骨架（11)上安裝支撐板（16)，支撐板（16)上安裝相互正交的第 一玻璃長水準(zhǔn)泡（23)和第二玻璃長水準(zhǔn)泡（24)，第一玻璃長水準(zhǔn)泡（23)和第二玻璃長水 準(zhǔn)泡（24)的水平面與垂直線圈平面平行。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用球形偏置線圈測量地磁場矢量的方法使用的測量裝 置，其特征在于：水平刻度盤（3)的上端、轉(zhuǎn)筒（6)外周安裝旋轉(zhuǎn)座（5)，旋轉(zhuǎn)座（5)上端面 與線圈座（8)連接，旋轉(zhuǎn)座（5)的側(cè)面上安裝鎖緊螺栓（10)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用球形偏置線圈測量地磁場矢量的方法使用的測量裝 置，其特征在于：垂直線圈骨架（12)與水平線圈骨架（11)正交安裝在線圈座（8)的兩個半 軸上，線圈骨架可繞水平半軸堅向180°轉(zhuǎn)動,線圈座（8)可繞固定柱（9)水平180°轉(zhuǎn)動。
10. -種用球形偏置線圈測量地磁場矢量的方法，其特征在于：包括下述步驟： ①在擬觀測位置安裝三角架（1 )，三角架（1)上安裝水平刻度盤（3 )，刻度盤（3 )上安裝 轉(zhuǎn)筒（6)，轉(zhuǎn)筒（6)內(nèi)安裝固定柱（9)，固定柱（9)上安裝線圈座（8)，線圈座（8)上安裝兩個 半軸支架，兩個半軸支架頂部安裝相應(yīng)的半軸，半軸通過連接板與垂直線圈骨架（12)連接， 垂直線圈骨架（12)與水平線圈骨架（11)連接，沿水平線圈骨架（11)纏繞水平線圈（21)， 沿垂直線圈骨架（12)纏繞垂直線圈（20)，垂直線圈（20)與水平線圈（21)的幾何中心重合， 垂直線圈（20)和與水平線圈（21)均通過導(dǎo)線與線圈激磁電源相連，在線圈幾何中心重合 處安裝總場磁力儀探頭（14)，總場磁力儀探頭（14)通過導(dǎo)線與總場磁力儀（22)連接； ② 調(diào)整三角架使垂直線圈處在垂直狀態(tài)，水平線圈處在水平狀態(tài)，水平線圈方位角為 DO,垂直線圈和水平線圈均采用多圓環(huán)線圈； ③ 調(diào)整激磁電源開關(guān)，使激磁電源對垂直線圈不加電，用總場磁力儀測量無附加磁場 的地磁場T。； ④ 調(diào)整激磁電源開關(guān)，使激磁電源對垂直線圈反向加電，電源強度為I，垂直線圈產(chǎn)生 垂直向上的磁場Tf，用總場磁力儀測量磁場1^與地磁場的合成磁場τ_ 1; ⑤ 調(diào)整激磁電源開關(guān)，使激磁電源對垂直線圈反向加電，電源強度為21，垂直線圈產(chǎn)生 垂直向上的磁場2Tf，用總場磁力儀測量磁場2T f與地磁場的合成磁場Τ_2，用計 算磁場垂直分量Ζ、水平分量Η和地磁傾角I，計算方法如下：
【文檔編號】G01V3/40GK104122596SQ201410343606
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】高建東, 杜利明, 劉勇, 楊昌彬, 韓云松, 高勇, 孫克勇, 韓進國, 劉蕾, 趙序峰, 高升, 李中平, 王璐, 柯騫, 高嘉汕 申請人:中國冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院