质子磁力仪测地磁场强度

质子磁力仪质子磁力仪是一种用于研究原子核和分子结构的科学实验仪器，主要用于分析样品的核磁共振(NMR)性质。

在医学、化学和生物学等领域被广泛应用，通常用于分析和识别有机化合物、蛋白质和核酸等分子。

工作原理质子磁力仪的工作原理基于核磁共振现象，即在强磁场下，原子核具有两个自旋状态，相互作用产生共振信号。

仪器将样品置于强磁场当中，通过外加射频脉冲来激发核的自旋转动。

样品对射频信号的吸收情况可以获得样品的谱图，因此通过谱图可以分析出样品的化学信息和结构。

磁体系统质子磁力仪的核心是由大型超导磁体和主磁场组成的磁体系统。

这些磁体需要在液氦的超低温环境下运行，以保持磁场的稳定性和强度。

磁体系统需要通过水冷系统将液氦循环，控制温度和压力，确保磁体系统的正常工作。

梯度线圈除了磁体系统，质子磁力仪通常还包括一组梯度线圈。

梯度线圈位于磁体系统内部，在三个空间维度上产生均匀可调的梯度场。

利用这些梯度场，磁场强度在空间中的分布可以得到精确控制。

这一功能使得每个样品的信息都可以准确地分离并显示出来，有助于分析和识别物质。

射频电路质子磁力仪的射频电路用于激发和检测核自旋翻转。

这些电路包括发射线圈、接收线圈、放大器和频率合成器。

发射线圈和接收线圈通常是同一组线圈，既可以作为发射天线，又可以作为接收天线。

放大器放大回传的信号，频率合成器则产生射频脉冲。

这些射频脉冲被发送到发射线圈中，以促进核自旋翻转。

数据分析质子磁力仪中得到的数据需要进行处理和分析，以得出样品的化学和结构信息。

这些数据通常会进行峰拟合和积分处理，以识别和量化不同分子的存在。

一些计算机软件，如ChemDraw和NMRpipe，可以进一步解析和处理谱图数据。

应用领域质子磁力仪在医学、化学和生物学等领域有广泛的应用。

化学家和生物化学家可以通过分析NMR谱图来识别有机化合物和生物大分子，如蛋白质和核酸。

医学家可以利用磁共振成像技术(MRI)来诊断和治疗各种疾病。

MRI使用体内的水分子作为标志物，通过磁场变化来成像。

地面高精度磁磁测方法、技术一、质子旋进式磁力仪原理简述通常，根据磁力仪测量的场量的性质将磁力仪分为标量磁力仪和矢量磁力仪。

垂直磁秤磁力仪、磁通门磁力仪、超导磁力仪均属于矢量磁力仪，它们测量的是地磁场在某一方向上的强度或差值。

质子磁力仪和光泵磁力仪在本质上属于标量磁力仪，它们测量的是地磁场总强度的模量。

地面高精度磁法找矿使用的磁力仪大都为质子磁力仪，下面对其原理作简单的介绍。

在所有物质的组成上，氢是是一种特殊的物质，它的原子核只有一个质子，因而氢原子核的自旋磁矩得不到抵消，而使氢原了显示出微弱的磁矩，这些磁矩在地磁场T的作用下，沿着T的方向排列。

当这些氢原子放入如图所示的环境中，并对线圈充电，施加一个与地磁场T方向垂直的人工磁场，当这一人工磁场远大于地磁场时，氢原子的质子自旋轴都转至磁化（人工）磁场方向。

这时切断电流，人工磁场突然消失，氢质子将会在原有自旋惯力及地磁场力的共同作用下，以相同的相位绕地磁场方向进动，也即质子旋进或核子旋进。

在这种旋进期间，会产生新的变化的磁矩，这种磁矩切割线圈，将产生电感应信号，它的频率与质子进动频率相同，而质子进动频率与地磁场大小是成正比的，经实验及理论计算，它们之间存在这样的关系：T=23.4874f(T：地磁场，f:质子旋进频率),因而通过对电感应信号的的精确检测可以计算出地磁场的大小。

二、高精度磁法勘探与地质找矿随着电了信息技术和数据处理技术的进展，磁法勘探从方法技术、数据采集、资料处理、成果解释等都提高到了一个新的水平，完全实现了自动化和信息化，其中最为突出的是磁测精度提高了1至2个数量级，并可进行多参量测量，这些为高精度磁法在地质找矿上的应用提供了坚实的硬件和软件保证。

新的地质找矿表现为直接找矿与间接找矿并举的特点，而且往往以间接找矿为主，这为高精度磁法在地质找矿上的应用提供更为广阔的应用领域。

尤其在磁测精度大幅度提高之后，在某些方面磁法勘探成为了地质找矿必不可少的手段。

磁力仪工作原理
磁力仪（Magnetometer）是一种测量磁场强度和方向的仪器，广泛应用于地质勘探、矿产勘探、研究地球物理和天文学等领域。

磁力仪的工作原理是基于磁感应定律：
磁感应强度B是由磁场源产生的磁通量φ对于所占据的面积A所计算得出，也就是说，磁场的强度和磁通量密切相关。

在磁力仪中，使用的磁感应强度增量ΔB与被测场的磁感应强度B成正比，即ΔB∝B。

磁力仪通常由一个磁体（或一系列磁体）和一个探测器组成。

磁体通过电流在其内部产生磁场，从而影响到磁场强度和方向。

探测器可以测量磁体周围的磁场强度，并将其转换为电信号，输出到磁力计。

然后，这个信号会被转换为数字形式，通过计算机显示出来。

在磁力测量时，通常将磁力仪沿着被测区域移动。

当磁力仪的探测器测量到变化的磁场强度，就会输出一个信号，称为磁场强度增量。

通过对磁场强度增量的测量和分析，可以确定被测区域的磁场强度和方向。

总的来说，磁力仪的原理就是通过测量磁感应强度的变化来确定被测区域的磁场强度和方向。

它具有高灵敏度和高分辨率，是研究地球物理和天文学的重要工具。

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3－1 地面高精度磁测技术规程（DZ/T 0071－93）1 主题内容与适用范围1.1本规程规定了地面高精度磁测技术设计原则、磁力仪的性能校验、野外实测与资料处理等要求。

1.2 本规程适用于弱磁性目标物的勘查以及隐伏磁性体在地表产生的弱磁异常研究等工作。

2 引用标准（略）3 名词术语3.1 高精度磁测工作磁测总误差小于或等于5nT的磁测工作，统称为高精度磁测工作。

3.2 磁参量表征地磁场要素的各种物理量的统称，如地磁场垂直分量异常Z a、地磁场总强度异常T a等。

3.3 磁参数表征岩、矿石磁性特征的物理量的统称，通常指剩余磁化强度I r与磁化率x。

3.4 高精度磁测的噪声测量数据中的不规则起伏信号称为测量系统的噪声。

在高精度磁测工作中，通常有3种噪声：a. 磁力仪的噪声；b. 地磁场短周期变化经日变改正后残余的噪声；c. 地表浅处磁性不均匀产生的噪声。

地质矿产部1993-05-18批准1999-01-01实施²743²3.5 信噪比高精度磁测工作中噪声幅度与有效弱磁异常幅度的比值。

4 工作任务4.1 任务的确定在确定任务时，应结合具体情况，根据当地地质-地球物理模型，以寻找具备磁测前提的矿床、地层、控矿构造、有关蚀变岩石等作为磁测目标物，尽量发挥高精度磁测在构造研究、地质填图、直接和间接找矿、矿区勘探等多方面的作用。

4.1.1 配合大、中、小比例尺区域地质调查，提供研究基础地质的资料。

4.1.2 成矿远景区的高精度磁法普查寻找弱磁性矿产或进行间接找矿，以圈出找矿靶区，其中包括贵金属、有色、多金属，黑色金属以及具有磁法间接找矿前提的非金属矿床等。

4.1.3 配合矿区及外围普查勘探，对弱磁异常进行详细研究，为寻找深部、隐伏矿提供线索。

4.1.4 勘查油气矿床。

4.1.5 在环境地质、水文地质及工程地质中的应用。

4.1.6 其他：包括寻找爆炸物、地下管道、考古等人文活动遗迹调查方面的应用。

高精度磁法测量工作流程文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]目录第一章出队前的准备第一节野外用品准备在接到出队任务时，磁测小组成员必须将出队所需的仪器、材料，测量物性标本的工具（标本架、电子称、钢尺、罗盘、记录本等）准备好，对野外安全措施物品等物资进行清点，发现所缺应立即上报负责人进行购买。

当确定生产工具配备齐全后，小组成员须共同检查仪器及配套工具的完好程度，经检查一切正常后，由项目负责人进行磁法仪器的分配，并做好相关记录。

同时提醒工作人员在野外的生产注意事项和操作规程，各操作员接到仪器后要妥善保管、不定期的检查和维护，确保野外生产的顺利进行。

第二节工期的确定及资金的准备项目负责人应提前收集工区的地形、地质及物化探资料，编写工作设计。

根据收集来的地质资料，分析工区的地质、地形难易程度，再结合以往工作经验，确定出完成野外工作区任务的大体时间，然后上报给单位负责人审批。

审批完成后从财务借野外生产备用资金。

第二章野外操作步骤第一节踏勘踏勘的主要目的是了解工区概况，以确定方法的有效性。

踏勘工作的工程布置图可根据收集来的地质及物化探资料初步布设，以测线垂直探测对象或已知异常的走向为原则，踏勘应包括下列内容：a 核对地质情况及研究程度、了解可供利用的山地工程、测绘标志、以前的物化探测网及异常标志等；b 了解可布测区范围、测线方向和长度；c 了解工区地形、地貌、通视和交通运输等工作条件；d 收集（测定）主要岩矿（包括第四纪盖层）石的磁化率和剩磁参数；e 了解地质和人文干扰因素的种类、强度及分布等情况；f 采集少量矿样及高磁性的岩石进行物性测试，每个测点不少于5块标本，以提高代表性，初步了解有用矿产的种类、矿石富集程度及与磁性参数的关系。

第二节测网布设根据委托人和设计要求，采用相关工作比例尺，基线采用中海达RTKV8进行布设，实地点位误差小于设计要求。

测点布设采用手持GPS与磁测工作同时进行，工作前GPS需进行参数校正。

质子磁力仪工作原理引言：质子磁力仪是一种常见的科学仪器，广泛应用于医学、物理学以及化学等领域。

它能够通过测量质子的磁场特性来获取样品的结构和性质信息。

本文将以质子磁力仪的工作原理为主题，详细介绍其原理和应用。

一、质子磁力仪的组成质子磁力仪主要由磁场系统、射频系统、梯度系统和检测系统组成。

其中磁场系统产生均匀的静态磁场，射频系统用于激发和检测样品中的质子信号，梯度系统用于产生空间梯度场以实现空间编码，检测系统用于接收并测量质子信号。

二、质子的磁场特性在外磁场的作用下，质子会产生一个旋进的磁矩，并在转动过程中发出射频信号。

这个旋进的频率与外磁场的强度有关，被称为拉莫尔频率。

不同的核素具有不同的拉莫尔频率，因此可以通过测量拉莫尔频率来区分不同的核素。

三、磁共振现象当质子系统处于磁共振状态时，外加一个与拉莫尔频率相等的射频脉冲会导致质子系统从低能级跃迁到高能级。

在射频脉冲结束后，质子系统会返回到平衡态，并向周围发出一个射频信号，这个信号被称为自由感应衰减信号(FID)。

四、信号采集与处理质子磁力仪通过接收和处理自由感应衰减信号来获得样品的信息。

在接收过程中，质子磁力仪会使用一个共振电路来选择特定的频率范围，并放大接收到的信号。

然后，通过使用快速傅里叶变换(FFT)等算法，将时域信号转换为频域信号，进而得到样品的频谱信息。

五、空间编码与图像重建为了获得样品的空间分布信息，质子磁力仪会通过梯度系统产生空间梯度场。

这个梯度场可以使不同位置的质子在不同的时间内达到磁共振状态，从而实现对样品的空间编码。

通过改变梯度场的强度和方向，可以获得不同位置的质子信号，最终通过图像重建算法可以得到样品的二维或三维图像。

六、质子磁力仪的应用质子磁力仪在医学上有着广泛的应用，特别是核磁共振成像(NMR)技术。

通过对人体组织中的质子信号进行采集和处理，可以获取人体内部器官的结构和功能信息，从而实现疾病的早期诊断和治疗监测。

此外，质子磁力仪还被广泛应用于材料科学、化学分析和物理学等领域，用于研究和分析不同材料的结构和性质。

磁力仪介绍磁法勘探是研究地质构造和找矿勘探的一种重要的地球物理方法，它通过磁力仪来测量地磁场和磁异常，通常把采集磁场数据和测定岩石磁参数的仪器称为磁力仪。

从20 世纪初至今，磁法勘探仪器经历了由简单到复杂，由利用机械原理到利用现代物理原理与电子技术的发展过程。

一、磁力仪的类别按照磁力仪的发展历史，以及它们所应用的物理原理，可分为：第一代磁力仪：根据永久磁铁与地磁场之间相互力矩作用原理，或利用感应线圈以及辅助机械装置制作的，如机械式磁力仪、感应式航空磁力仪等。

第二代磁力仪：根据核磁共振特征，利用高磁导率软磁合金，以及复杂的电子线路制作的，如质子磁力仪、光泵磁力仪及磁通门磁力仪等。

第三代磁力仪：根据低温量子效应原理制作的，如超导磁力仪。

目前应用于物探磁法工作的磁力仪主要有质子磁力仪、光泵磁力仪等，其中光泵磁力仪价格昂贵、重量较重、功耗大主要用于航空磁测；质子磁力仪轻便、稳定、分辨率较高而广泛应用于地面高精度磁测中。

注：超导磁力仪体积庞大，主要用于地磁监测及其它磁场研究工作中。

二、磁力仪的主要技术指标技术指标是反映仪器总体性能的技术参数，通常包括：灵敏度、精密度、准确度、稳定性、测程范围等等。

灵敏度系指磁力仪反映地磁场强度最小变化的能力（敏感程度），有时也称作分辨率。

、精密度它是衡量仪器重复性的指标，系指仪器自身测定磁场所能达到的最小可靠值。

由一组测定值与平均值的平方偏差表示。

在仪器说明书中称为自身重复精度。

准确度系指仪器测定真值的能力，即与真值相比的总误差。

在磁法勘探工作中，通常把精密度与准确度不予区分，统称为精度。

三、质子磁力仪的研究现状及发展趋势质子旋进磁力仪的工作原理是在受到激励场激励氢核（质子）后，质子极化，当激励场去掉后，氢核（质子）会在地磁场的作用下，产生一个以地磁场方向为轴的旋进，其旋进信号的频率与地磁场强度之间有着固定关系，从而地磁场强度的测量即转化为质子旋进信号的频率测量。

质子旋进磁力仪原理简单，仪器体积较小、精度较高、性能可靠、适中的价格，在安全检查、工程调查、铁质管道检查、钻井井位，以及在传统的应用领域——地质调查、油气和矿产勘查等各个方面的应用越来越广泛。

WCZ-2质子磁力仪操作注意事项提示：1、主机显示的每个界面在查看的状态下是可以随意关机的，建议用户修改过参数后，都应返回到主菜单版面（测量界面）再关机。

2、在使用删除测线、清除存储器及仪器自检中存储器检测功能时不要关机，操作完成后返回到主菜单版面（测量界面）再关机。

特别提示1.使用仪器前，请仔细阅读仪器操作手册。

2.首次使用仪器前，必须在探头内加入纯净煤油。

3.探头加油时必须留10%左右的空间，以免漏油。

4.保持探头及相关部件整洁干净，避免探头被污染。

5.每天测量前，操作人员必须进行去磁检查。

6.测量时，请尽可能增加主机与探头的直线距离，且必须保持GPS天线与探头的垂直高度≥0.5米。

7.由于阻抗匹配问题，GPS天线长度不能随意减短，否则将影响接收GPS信号的强弱。

8.在行走测量过程中，若遇到灌木、树林等障碍物，可将背架上的探头、天线支撑杆折叠下来，通过障碍物后再将其展开进行测量。

目录一、前言 (1)二、应用范围 (1)三、主要特点 (1)四、技术指标 (2)五、仪器简介 (2)（一）仪器面板简介 (2)（二）GPS适配器简介 (3)（三）锂电池简介 (4)（四）探头、天线背架介绍 (4)（五）主菜单版面简介 (12)六、仪器操作 (13)(一) 仪器开、关机 (13)(二) 仪器工作参数设置 (13)1.工作模式 (14)2.测线参数 (15)3.测点参数 (16)4.显示测线 (17)5.显示测点 (17)6.显示曲线 (18)7.日期时间 (19)8.通讯 (19)9.仪器自检 (20)10.仪器设置 (21)11.测量参数 (22)12.磁场估计值 (23)(三) GPS导航功能 (24)(四) 显示仪器信息 (24)(五) 测量 (25)(六) 数据存储 (27)(七) 数据删除 (27)七、操作步骤 (28)（一）操作流程图 (28)（二）操作实例 (29)八、注意事项 (33)九、故障诊断 (34)十、仪器保养 (34)十一、标准配置 (35)附录A: 全球磁场强度、磁倾角图 (36)附录B: 仪器菜单结构 (37)附录C：中华人民共和国地质矿产行业标准 (38)WCZ-2质子磁力仪一、前言WCZ-2质子磁力仪是在本公司WCZ-1质子磁力仪基础上，增加GPS定位功能实现的新一代质子磁力仪，其磁场测量精度为±1nT，分辨率高达0.1nT，完全符合原地矿部发布的《地面高精度磁测工作规程》要求。

文档编号：JSDC201903地震监测专业设备（质子磁力仪）技术要求（A类指标）序号项目技术要求与国标或行标一致性说明1最小测量范围20000nT～70000nT 与DB/T 30.2－2008一致描述测量磁场的下限和上限2 噪声≤0.1nT（RMS）@1Hz（适用于固定观测）≤0.2nT（RMS）@1Hz（适用于流动观测）仪器输出示值相对输入量值的随机波动，求出标准偏差，测试温度环境为室温3 最大允许误差±0.5nT（适用于固定观测）±1.0nT（适用于流动观测）描述输出值与真值的偏差，测试温度环境为室温地震监测专业设备（质子磁力仪）技术要求（B类指标）序号项目技术要求与国标或行标一致性说明1 采样率不低于1次每秒（适用于固定观测）5秒至60 秒可选（适用于流动观测）无2 示值分辨力0.01nT 无3 授时功能GNSS或网络授时无4 数据输出接口具有RS232，宜具有RJ45网口无5 供电交流AC 200V～240V、直流DC 9V～18V，具有交直流自动切换功能无6 工作环境温度：－10℃～ 40℃湿度：10%～90%无7 数据传输线50m（适用于固定观测）25m（适用于流动观测）无探头至信号处理单元的距离地震监测专业设备（质子磁力仪）技术要求（C类指标）序号项目技术要求与国标或行标一致性说明1 功耗≤ 3W（适用于固定观测）≤ 5W（适用于流动观测）无平均功耗2 守时精度无校时的情况下，1天内误差不大于0.1s无3 机壳密封探头符合IP67标准无检验探头的防尘、防水、防潮性能4 运输适应性GB/T 6587-2012 等级2 无对仪器在运输过程中跌落、碰撞起保护作用的包装下。

5 浪涌抗扰度GB/T 17626.5－2008等级1 无检验接口引线抗感应雷电的能力。

6 电源纹波抗扰度GB/T 17626.17－2005等级4 无检验直流供电纹波队观测信号的影响。