关于磁法勘探仪器介绍

[拼音]：cifa kantan yiqi

[外文]：magnetic prospecting instrument

磁法勘探中用来测量磁场强度和磁性参数的仪器。

磁法勘探仪器种类很多。按测量目的不同，可分为测量磁场强度的磁力仪和测量岩（矿）石磁参数的磁力仪两大类。前一类磁力仪配置专门装置后也可用于磁参数测定。

在测量磁场强度的磁力仪中，根据测量磁场是标量（或模量）还是矢量的不同，可分为标量磁力仪和矢量磁力仪。质子磁力仪和光泵磁力仪本质上是标量磁力仪，它们可测量地磁场的总强度模量。其他磁力仪为矢量磁力仪，如垂直或水平磁秤，测量地磁场在垂直或某一水平方向的差值，磁通门磁力仪测量地磁场在某方向的强度，超导磁力仪测量垂直于超导环平面方向上的磁场的差值等。此外，质子磁力仪和光泵磁力仪可测定磁场强度的绝对值属绝对测量仪器，但也可用作相对测量。其他类型的磁力仪是相对测量仪器。根据应用领域不同，可分为航空、卫星、海洋、地面及钻井磁力仪。根据仪器结构不同可分为机械式和电子式。按照发展历史和应用的物理原理,可把磁力仪分为3个世代。第一代磁力仪应用永久磁铁或感应线圈,如磁秤;第二代磁力仪应用高导磁性材料或原子、核子的特性以及复杂电子线路，如原子磁力仪、光泵磁力仪；第三代磁力仪利用低温量子效应，如超导磁力仪。

常用的有以下5种：

（1）磁秤。是机械式磁力仪。利用一个可绕固定轴自由旋转的磁棒，其偏转角的大小与外磁场强度成比例的关系来测量磁场大小。由于用重力矩来平衡磁力矩，所以只能测垂直（或水平）地磁场相对于一个固定点的改变值。利用磁棒放置位置的不同可以分别测定垂直磁异常和水平磁异常，其相应的仪器为垂直磁秤和水平磁秤。

（2）磁通门磁力仪。或称饱和式磁力仪。它是一种电力磁力仪。它利用高磁导率的坡莫合金作灵敏元件，在弱磁场中就能达到磁饱和。灵敏元件的磁芯为闭合磁路，在其两边绕以匝数相同、绕向相反的激励绕组，其外绕以讯号绕组。对激励绕组给以交变电压，使灵敏元件达到近于饱和，若无外磁场存在，则两边磁芯产生的磁通波形对称而反向，这时讯号绕组将没有感应电压输出。当沿元件轴向存在一外磁场，则两边磁芯在正、负半周内饱和程度不一，产生的磁通量不能互相抵消，将有感应电压脉冲输出。其幅度与外磁场大小成正比，据此即可测定外磁场的大小。仪器的测量精度可达 5纳特左右。可用于地面、航空或井中磁测。

（3）质子磁力仪。利用蒸馏水、煤油等所含的氢质子在地磁场中自由旋进的现象来测量磁场。若垂直地磁场方向对含氢液体的探头加一极化磁场，则探头中的质子磁矩将按极化场方向排列。切断极化场，则地磁场力图将质子磁矩拉回到地磁场方向,但由于质子自旋,在力矩作用下质子磁矩将绕地磁场方向旋进。其旋进频率与地磁场大小成正比，测定旋进频率即可获得磁场值。仪器灵敏度一般为 0.1纳特。常用于地面、航空和海洋磁测。

（4）光泵磁力仪。利用铷蒸气、铯蒸气或亚稳态氦，应用核共振原理而设计的。可作连续测量，灵敏度可达0.001纳特。因此不仅可用来测定磁场值,也可利用两个距离一定的探头进行梯度测量，把两探头沿水平方向放置，测量水平梯度的磁力仪称为水平梯度磁力仪；把两探头垂直放置，测量垂直梯度的磁力仪称为垂直梯度磁力仪。光泵磁力仪主要用于航空磁测并作梯度测量。

（5）超导磁力仪。利用约瑟夫逊效应测量磁场的磁力仪。其测量器件是超导材料制成的闭合环，利用器件对外磁场的周期效应和其磁通变化与外磁场变化成正比原理来测量磁场。这种仪器的灵敏度可达10-5～10-6纳特。可制成航磁梯度仪，也可用于研究地磁场的微扰及弱磁性岩石的磁性测定。

岩（矿）石的磁参数一般情况下可通过测定标本的磁场获得，因此前述测定磁场的仪器原则上均可用于磁参数测定，但其中某些仪器因灵敏度低，另外还需附加测定装置等，因此常常用如下专门仪器测定标本的磁参数。

（1）无定向磁力仪。用悬丝悬挂总磁矩为零的磁系来测量标本的磁场。磁系一般由两个磁矩相等、极性相反的磁棒固定在一个金属杆上构成，可静止在任意方位。对标本产生的不均匀磁场反映灵敏,仪器灵敏度可达10-7SI（国际单位），可测量标本的磁化率和剩余磁化强度。

（2）旋转磁力仪。用感应线圈作探头。将岩石标本放在线圈内绕某个轴匀速转动，测定标本磁场所产生的感应电动势之振幅和相位，以此来测得标本的剩余磁化强度。其灵敏度可达10-7SI（国际单位）。

（3）磁化率仪。测定岩（矿）石露头、标本及土壤样品磁化率的仪器。仪器的探头是一个线圈绕制成的电感元件,是电桥的一个臂。测定时将探头放置样品上,相当于线圈中充满磁介质而使线圈电感量改变，利用交流电桥观测探头的电感变化来测量磁介质（标本）磁化率的大小。仪器灵敏度可达 10-7SI（国际单位）。利用电桥平衡原理还可制成测量磁化率各向异性的卡帕桥。