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对质子磁力仪技术指标的误区

对质子磁力仪的核心技术指标认识的几个误区

关键字:分辨率、观测精度、梯度容忍度、温度系数

前言:质子磁力仪是测量地磁场总强度的精密仪器。目前,我国的地震和地球物理勘探等部门大量地使用这种仪器来进行定点和野外流动测量。该仪器由于具有精度高、性能稳定、容易操作等特点,因此,在地球物理和地震研究以及物探产业等方面做出了突出的贡献。但是,由于该仪器的工作原理比较特殊,所以,很多用户对该仪器的技术指标存在一些认识上的误区。

一、只要磁场梯度是在“梯度容限”范围内,仪器就能达到指标给出的精度。

实际上,梯度容限只表示仪器能正常工作的梯度环境。例如,某测点的磁场值是54325nT,而连续3次测量的读数分别是54395nT、54302nT、54347nT。这时,虽然仪器能正常工作,可以认为被测磁场梯度在梯度容限范围之内,但观测精度只能达到几十nT。质子磁力仪是通过测量探头中氢质子极化后产生的旋进信号的频率来测量磁场的,该旋进信号在极化结束后会迅速衰减,而且,磁场梯度越大,衰减速度越快。所以,被测磁场的梯度越小,观测精度越高。因此,当遇到仪器读数重复性差时,首先应考虑磁场梯度是否太大。目前,国内外生产的质子磁力仪的梯度容限都在5000nT/M左右,但是,在一定的梯度环境下,仪器的观测精度如何?则需要进行实际测试。该测试可以在野外进行比测,也可以在零磁空间实验室中进行。

二、测量范围越大越好

质子磁力仪探头输出信号的强度与被测磁场强度成正比,磁场强度越强,信号越强,信噪比越高,所以,质子磁力仪的测量范围,一般高端都可以做得很高。关键要看低端磁场值的大小。目前,许多国内外生产的大部份质子磁力仪的测量范围大致是30000nT~70000nT,

作为地面测量的仪器,该测量范围只能保证仪器能在全球部分范围内使用,而大地公司(136********)生产的PM-2质子磁力仪测量范围可达到25000nT—80000nT。

三、分辨率越高越好

在质子磁力仪的技术指标中,一般将读数的最低位代表的磁场值作为仪器的分辨率,它和仪器对磁场的实际分辨能力无关。分辨率只是反映仪器将频率量转换成磁场值时的灵敏度,当然,灵敏度不能太低,如果太低,即使仪器能测出很小的磁场变化,结果读数却反映不出来。国内外生产的大多数质子磁力仪都将其分辨率设定在0.1nT,因为该值完全可以反映质子磁力仪对磁场的实际分辨能力。质子磁力仪从探头感应出来的旋进信号是很微弱(μV 量级)的快速衰减的信号,磁场梯度越大,信号衰减越快,在对该信号进行放大等处理时,难以达到很高的信噪比。而且,信号频率正好处在无线广播的频段中,容易受到无线频率信号和工频信号的干扰。所以,质子磁力仪对磁场的分辨力一般是0.1nT左右。质子磁力仪对磁场的分辨力不可能达到有效的0.01nT!

四、质子磁力仪不受温度的影响

根据质子磁力仪的工作原理,旋进信号的频率只与磁场有关,与温度无关。仪器应该没有温度系数。但是,仪器在测量旋进信号的频率时,需要时基信号,该时基信号一般由晶体振荡器产生,大多数质子磁力仪使用的是一般的晶体,该晶体具有一定的温度系数。

结论:根据前面的分析可知,质子磁力仪由于其物理原理的限制,仪器的有效分辨力不可能太高,仪器的精度和准确度才是仪器最有效的指标!同时,仪器的温飘系数也是很重要的技术指标!我们千万不能认为分辨力越高越好!要综合全面分析仪器整个技术指标!

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