GSM-19T 是輕便的、高靈敏度的、可手持，拖帶和基站使用的磁力/梯度儀器。它主要應(yīng)用 在：地球物理、土木技術(shù)、考古的勘探，地磁觀測站、火山和地震等的長期監(jiān)測。 應(yīng)用范圍 1) 礦產(chǎn)勘察，根據(jù)礦石中有用礦物質(zhì)具有磁性或有磁性礦物與之共生的特點(diǎn)，進(jìn)行 直接找礦，或根據(jù)礦體在成因 或空間上與某些磁性地質(zhì)體構(gòu)造有關(guān)的特點(diǎn)，進(jìn)行間接找 礦。這些礦包括鐵礦、鉛鋅礦、銅礦等 。 2) 配合礦區(qū)勘探，研究礦體的埋深、產(chǎn)狀和連續(xù)性，研究礦體的形狀、大小，估計(jì) 礦床規(guī)模 、 石油、天然氣勘察，研究與油氣有關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造及大地構(gòu)造等問題 3) 地震前兆監(jiān)測，火山觀測以及其它環(huán)境及災(zāi)害地質(zhì)工作 4) 配合基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查，進(jìn)行地質(zhì)填圖 5) 對鐵桶、鐵罐等鐵制品埋藏物定位 6) 探測與磁性相關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造 7) 鐵制軍火偵測 8) 斷層定位 9) 工程勘察 10) 管線探測 11) 環(huán)境勘探 12) 考古 13) 水文

圖 1: 質(zhì)子旋進(jìn)傳感器, 傳感器棒和控制臺.(GSM-19T標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子磁力儀)

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GMS-19是進(jìn)行地磁場測量的第二代標(biāo)準(zhǔn)，分辨率為0.01nT，在全溫度范圍內(nèi)，絕對精度達(dá) 到0.2nT。系統(tǒng)特點(diǎn)：

? 微處理器控制，存儲量（可擴(kuò)展到32Mbytes）。

? 與基點(diǎn)站保持同步，并對磁場的偏差自動進(jìn)行日校正。

? 采集的數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)讀取采用RS-232-C串行口。

? 在線實(shí)時(shí)傳輸（RTT）和后操作傳輸。

? 梯度方式對兩個(gè)磁場的間隔測量和同時(shí)測量進(jìn)行精密的控制。

? 兼容磁力和梯度儀的VLF測量，要選擇VLF測量時(shí)需要選擇VLF（超低頻）傳感器。

GMS-19系列磁力儀包括幾個(gè)模式，各有自己的特點(diǎn)和選擇。而且每種方式和選擇可以用不 同的方法，從而得到不同的組合結(jié)果。

GSM-19質(zhì)子旋進(jìn)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo) 分辨率：0.01nT伽瑪磁場強(qiáng)度和梯度 精度：工作范圍優(yōu)于0.2nT 范圍：20000到120000nT 梯度誤差：≥7000nT/m 工作間隔：選擇快速時(shí)最小3秒。開始從鍵盤讀數(shù)外觸發(fā)或經(jīng)由RS-232后回來 輸入/輸出：6芯防水連接器，RS-232C和模擬輸出（任選的） 電源要求：12V，200mA峰值（極化期間）等待時(shí)30mA，梯度模式時(shí)300mA 峰值。 電源：內(nèi)部12V，2.6安時(shí)密封的標(biāo)準(zhǔn)的鋁酸電池，其它任選，外部12V電源也可使用 電池充電器：輸入：110V交流，60Hz，可選110/220V交流50/60Hz 輸出：雙電平 工作范圍：溫度：-40°C到+60°C 電池電壓：最小10V到最大15V 濕度：相對濕度可到90%，不冷凝 貯藏溫度：-50°C到+65°C 顯示：LCD：240×64像素或8×32字符，工作在-20°C以下，內(nèi)裝加熱器 尺寸：控制臺：223×69×240mm 傳輸器桿：4×450mm 傳感器：170×71mm (直徑) 重量：控制臺2.1Kg 桿0.9Kg 傳感器1Kg 超低頻范圍：15-30KHz 參數(shù)測量：垂直同相位和異相位分量，按總磁場的百分比，水平場的兩個(gè)相關(guān)分量，總 磁場的絕對幅度。 分辨率：0.1% 站數(shù)：一次最多3個(gè)

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存貯：自動存貯時(shí)間，坐標(biāo)，磁場/梯度，傾斜，電磁場，頻率，垂直的同相，異相和 每次選擇站的兩個(gè)水平分量。 地形的傾斜范圍：0°-90°（手動鍵入） 傳感器尺寸：140×150×90mm（5.5×6×3英寸） 傳感器重量：1.0Kg（2.2磅）

2. 理論描述 磁場的測量過程包括以下步驟： ? 極化：在傳感器中所富含質(zhì)子的液體被通過的電流而被極化。 ? 暫停：暫停允許電子瞬間消失，大于噪聲電平的質(zhì)子旋進(jìn)信號緩慢衰減。 ? 計(jì)算：質(zhì)子旋進(jìn)頻率被測量并轉(zhuǎn)換成磁場強(qiáng)度單位。 ? 存儲：其測量結(jié)果與日期、時(shí)間、測量坐標(biāo)一起存儲到存儲器里。在基站方式，只有時(shí) 間和總的場強(qiáng)被存儲。

圖 2: 控制臺和兩個(gè)傳感器–Gradiometer 配置，傳感器完成連接（見圖1）， 第二個(gè)傳感器需要額外的傳感器棒. 3. 地磁場 附錄A中A1是地球磁場強(qiáng)度分布圖，A2是赤道和極域的分布圖。極域磁場矢量的磁傾角近 乎垂直，赤道區(qū)近乎水平。通常，傳感器的軸線必須與磁場方向近似于直角才能獲得最好的 信號。為此，傳感器必須在赤道區(qū)中定位成東西方向。

開始時(shí)，對有的區(qū)域磁力儀應(yīng)該調(diào)整到磁場的標(biāo)準(zhǔn)值或期望值（看在附錄A中的圖A1）。你 可以設(shè)置成自動調(diào)諧或使用tuneinitialize功能，之后每次讀數(shù)儀器可以自動調(diào)諧。

如果在順序讀數(shù)過程中遇到磁場值巨大的變化時(shí)，將會發(fā)出警告，此時(shí)必須從新讀數(shù)以便獲 得精確的結(jié)果。

隨身攜帶的鐵磁性物質(zhì)（如改錐、口袋中的小刀、手表、其他工具等）會使紀(jì)錄質(zhì)量降低， 嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致質(zhì)子旋進(jìn)信號模糊不佳。

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注意：

為了獲得最佳的觀測結(jié)果，傳感器必須遠(yuǎn)離磁性物質(zhì)。

通常情況下，只要保持傳感器和操作員、控制臺之間的距離大于一個(gè)手臂的長度，就可以避 免對測量結(jié)果所產(chǎn)生的影響。

4 儀器裝配

GSM-19TG標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子梯度儀，下圖表示的是在梯度及行走時(shí)傳感器安裝在背架上的情景。

圖 3: 梯度測量和行走背架 GSM-19T+GPS標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子磁力儀（GPS）, 用操作臺來操作傳感器和GPS

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圖 4. 用操作臺來操作傳感器和GPS

GSM－19T 磁力儀系列 ● GSM－19T 標(biāo)準(zhǔn)磁力儀 ● GSM－19TW 標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子“Walking”磁力儀 ● GSM－19TV 標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子磁力儀＋甚低頻 ● GSM－19TG 標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子梯度儀 ● GSM－19TGW 標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子“Walking”梯度儀 ● GSM－19TGV 標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子梯度儀＋甚低頻 ● GSM－19TGWV 標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)子“Walking”梯度儀＋甚低頻

GSM－19T 質(zhì)子磁力儀和梯度儀系列

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質(zhì)子磁力儀長期以來一直是使用普遍、價(jià)格便宜的磁力儀，其用途包括金屬礦產(chǎn)資源勘探，

礦產(chǎn)資源勘探，環(huán)境和工程勘探以及監(jiān)測磁場變化等。

GSM－19T 標(biāo)準(zhǔn)磁力儀

1.工作原理

磁力儀利用富含質(zhì)子氫的液體產(chǎn)生旋進(jìn)信號。它使用的液體可以提供非常高的氫密度，

并且在操作時(shí)沒有危險(xiǎn)。

讓極化直流電流通過繞在富含質(zhì)子氫液體探頭的線圈上，便會產(chǎn)生 100 高斯（Gauss）的輔

助磁通密度。質(zhì)子被極化至較強(qiáng)的凈磁化強(qiáng)度，與較強(qiáng)的磁通密度達(dá)到熱平衡。 當(dāng)輔助磁通終止時(shí)，被“極化“的質(zhì)子即發(fā)生旋進(jìn)而重排恢復(fù)為正常的磁通密度狀態(tài)。根據(jù) 以下公式，質(zhì)子的旋進(jìn)頻率 f0 與磁通密度 B（單位為特斯拉—Teslas,T）有直接關(guān)系：

f0=(γp/2π)Bγp/2π=42.5763751MHz/T

對質(zhì)子旋進(jìn)的測量必須按序進(jìn)行，即先有一個(gè)初始極化，接著進(jìn)行頻率測量，然后這個(gè)循

環(huán)不斷重復(fù)。這不同于在氫核被極化的同時(shí)進(jìn)行旋進(jìn)測量的連續(xù)測量法。

2．GSM－19T 標(biāo)準(zhǔn)磁力儀主要優(yōu)點(diǎn)

GSM－19T 采用了大量新技術(shù)，因而不同于其它磁力儀，例如： ● 它集成了高精度 GPS（可選）。 ● 在主機(jī)屏幕上實(shí)時(shí)顯示觀測磁場圖像。 ● 通過 RS232 接口，快速下載觀測數(shù)據(jù)，下載速率高達(dá) 115 千波特。 ● 分辨率高達(dá) 0.01nT,靈敏度達(dá) 0.1nT。

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● 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存為 32MB，可存儲 1465623 個(gè)野外讀數(shù)或 5373951 個(gè)基點(diǎn)臺讀數(shù)，根據(jù)用戶要

求，內(nèi)存量可按 4MB 增量擴(kuò)展。 ● 具有獨(dú)一無二的可程序化的基點(diǎn)站觀測功能

例如：野外磁力儀與基點(diǎn)站連接自動校正日變；靈活設(shè)置觀測時(shí)間表和采樣率系列；當(dāng)你長

時(shí)間離開基點(diǎn)臺時(shí)，該功能就顯得特別重要。 ● 使用 GSM－19T 的 Walking Mag 采集模式，可保證操作員在野外隨走隨采集磁場數(shù)據(jù)，

從而獲得連續(xù)的觀測剖面。 ● GSM－19T 的另一項(xiàng)創(chuàng)新是，用戶可以在辦公室內(nèi)把設(shè)計(jì)好的觀測路線和點(diǎn)位輸入給 GPS

（可選），然后由 GPS 指揮操作員在野外按設(shè)計(jì)進(jìn)行觀測。 ● 基點(diǎn)臺觀測和野外流動觀測之間具有高精度的時(shí)間同步，這對于在磁干擾地區(qū)和保證高

精度的觀測結(jié)果是非常重要的。 ● 具有觀測質(zhì)量監(jiān)控功能，在測量過程中如果發(fā)觀某個(gè)觀測值質(zhì)量低劣，操作員將聽到警

告信號。

3．技術(shù)指標(biāo)和配置

技術(shù)指標(biāo)： ● 靈敏度：0.05nT ● 分辨率：0.01nT ● 絕對精度：±0.2nT ● 動態(tài)范圍：20000 到 120000nT ● 梯度容差：>7000nT/m ● 采樣率： 3 秒至 60 秒可選 ● 溫飄： 0.0025nT/°C（環(huán)境溫度為 0 到-40°C）； 0.0018nT/°C（環(huán)境溫度為 0 到+55°C） ● 工作溫度：-40℃—+55℃ ● 存儲 32M 字節(jié)

對流動站可存 1465623 個(gè)讀數(shù)

對基點(diǎn)站可存 5373951 個(gè)讀數(shù)

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對梯度測量可存 1240142 個(gè)讀數(shù)

對步行磁測可存 2686975 個(gè)讀數(shù) ● 尺寸及重量： 主機(jī) 223×69×240mm,重 2.1Kg 傳感器 170mm(長)×75mm(直徑)，

重 2.2Kg ● 工作模式：

流動站：每 3 秒－60 秒自動采樣存儲一次觀測值以及

時(shí)間和日期

基點(diǎn)站：觀測值，時(shí)間，日期，每 3 到 60 秒讀、存數(shù)據(jù)

遙控：可選擇 RS232 接口進(jìn)行遙控測量 ● 輸入與輸出：

RS232 接口數(shù)字輸出或應(yīng)用 6 針防水插頭（選項(xiàng)）作模擬輸出

標(biāo)準(zhǔn)配置

GSM－19T 主機(jī)，GEMLinkw 軟件，內(nèi)部可充電電池，充電器，探頭和電纜以及探頭支桿，

RS232 電纜，運(yùn)輸箱，中文操作手冊。

GSM高精度Overhauser磁力儀

Overhauer磁力儀是運(yùn)用GEM公司的獨(dú)特技術(shù)開發(fā)出來的高精度磁力儀，它具有一系列獨(dú)有 的優(yōu)點(diǎn)，已成為高精度的標(biāo)準(zhǔn)磁力儀觀測系統(tǒng)。 1．應(yīng)用領(lǐng)域 它主要應(yīng)用于： ● 高精度礦產(chǎn)資源探測 ● 含油、氣盆地構(gòu)造探測 ● 工程和環(huán)境勘探 ● 地下埋藏物和管線探測 ● 地震和火山前兆觀測 ● 考古 ● 對物質(zhì)磁性的高精度測量 2．工作原理 當(dāng)把特殊的含有不成對電子的液體與氫原子結(jié)合起來、并在射頻（RF）磁場的極化下便產(chǎn) 生Overhauser效應(yīng)。也即，不成對的電子將其自身的極化強(qiáng)度傳輸給氫原子后，就產(chǎn)生了很

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強(qiáng)的進(jìn)動信號這種進(jìn)動信號對總磁場強(qiáng)度值具有很高的靈敏度，并可用簡單的方程式表達(dá)。 于是通過測量進(jìn)動信號，便可測出總磁場強(qiáng)度。此種磁力儀稱為Overhause磁力儀。由于產(chǎn) 生射頻（RF）磁場所需的能量很小，并且其頻段處于進(jìn)動信號頻率之外，從而消除了測量 噪聲，所以O(shè)verhauser磁力儀功耗特別低，精度很高。此外，射頻磁化過程和進(jìn)動信號的測 量過程可以同步進(jìn)行，因此觀測效率高，可以高速采樣。 3．Overhauser磁力儀探頭 Overhauser磁力儀探頭是專利性創(chuàng)新產(chǎn)品，它是電子學(xué)設(shè)計(jì)和量子磁力化學(xué)的最佳結(jié)合。在 電子學(xué)方面，探頭內(nèi)含有反向串聯(lián)的雙拾取線圈，以壓制環(huán)境噪聲干擾，例如大氣噪聲等。 在量子磁力化學(xué)方面，探頭內(nèi)充填屬于公司專利的溶有自由電子的富氫液體，從而增加了在 射頻極化磁場作用下所產(chǎn)生的進(jìn)動信號強(qiáng)度。在材質(zhì)方面探頭尺寸很小，很輕又牢固。探頭 的所有材質(zhì)都是經(jīng)過仔細(xì)選擇的非磁性物，以最大的提高信噪比。探頭方向性很小，在赤道 附近也可對磁場進(jìn)行精確地測量，在野外測量時(shí)可以不必注意探頭的放置方向。 4．Overhauser磁力儀主機(jī) 主機(jī)包括微型鍵盤，內(nèi)置固化件的顯示界面，系統(tǒng)控制電路和數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)檢索等。為 了操作方便，顯示界面具有單色文本和實(shí)時(shí)剖面顯示雙重功能，并可交互使用?？梢酝ㄟ^ GEMLinkw軟件網(wǎng)頁對內(nèi)置固化件中的軟件進(jìn)行升級，因此可使你的磁力儀永遠(yuǎn)保持最高水 平，而又不必返回廠家升級。 圖 Overhauser磁力儀探頭和主機(jī)

5．Overhauser磁力儀主要優(yōu)點(diǎn) Overhauser磁力儀把高精度的數(shù)據(jù)采集，工作效率和高度穩(wěn)定性有效地結(jié)合在一起。它的觀 測精度與昂貴的銫光泵一致，但在穩(wěn)定性和功耗方面具有獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)： ● 高靈敏度、高分辨率和高觀測精度 ● 超級全方位傳感器 ● 測量之前無需預(yù)熱，易于野外操作 ● 數(shù)據(jù)存儲達(dá)4M字節(jié)，可擴(kuò)展到32M字節(jié) ● 可編程基點(diǎn)站 ● 快速數(shù)據(jù)傳輸 ● 置于磁力儀內(nèi)的、集成式GPS用于定位測量（可選），分辨率可達(dá)5米或1米

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● 寬的溫度范圍（標(biāo)準(zhǔn)型從-40到＋55攝氏度；可選型從-55到60攝氏度），可在極端的氣 候條件下使用 ● 堅(jiān)固可靠的設(shè)計(jì)。使用壽命長，適應(yīng)性強(qiáng) ● 幾乎無須保養(yǎng)，確保了更低的使用成本 ● 從網(wǎng)站上更新軟件其他優(yōu)點(diǎn)包括：絕對精度高、操作速度快（每秒多達(dá)5個(gè)讀數(shù)），能耗 非常低 6．Overhauser磁力儀技術(shù)指標(biāo)和配置 技術(shù)指標(biāo)： ● 靈敏度：<0.015nT ● 分辨率：0.01nT ● 絕對精度： 0.1nT ● 動態(tài)范圍：10000到120000nT ● 梯度容限：>10000nT/m ● 采樣率：60+,5,3,2,1,0.5,0.2秒 ● 溫飄：0.0025nT/℃（環(huán)境溫度為 0到-40℃情況下）；0.0018nT/°C （環(huán)境溫度為0到 +55°C情況下） ● 工作溫度：-40℃--+55℃ ● 存儲4M字節(jié)，這意味著：對流動觀測有209715個(gè)讀數(shù)對基點(diǎn)站有699050個(gè)讀數(shù)對梯度 測量有174762個(gè)讀數(shù)對WalkingMap模式有299593個(gè)讀數(shù) ● 尺寸及重量：主機(jī)223×69×240mm，重2.1Kg 探頭175mm(長)×75mm（直徑），重 1.0Kg ● 工作模式：流動站：每3秒鐘自動讀取和存儲一次觀測值，測點(diǎn)坐標(biāo)值，以及時(shí)間和日 期?；c(diǎn)站：每3到60秒自動存儲一次觀測值，時(shí)間和日期遙控：可選擇RS232接口進(jìn)行遙 控測量 ● 輸入與輸出： RS232接口數(shù)字輸出或應(yīng)用6針防水插頭（選項(xiàng)）作模擬輸出 標(biāo)準(zhǔn)配置 GSM-19主機(jī)，GEMLinkW軟件，內(nèi)部可充電電池，充電器，探頭和電纜以及探頭支桿， RS232電纜運(yùn)輸箱，中文操作手冊。 保修期 兩年，終身服務(wù)。 7．高精度Overhauser磁力儀系列 ● GSM－19 Overhauser標(biāo)準(zhǔn)磁力儀，最快讀數(shù)3秒 ● GSM－19V Overhauser標(biāo)準(zhǔn)磁力儀＋甚低頻 ● GSM－19G Overhauser標(biāo)準(zhǔn)磁力梯度儀（最快讀數(shù)3秒） ● GSM－19GV Overhauser標(biāo)準(zhǔn)梯度儀＋甚低頻 ● GSM－19W OverhauserWalking磁力儀（最快讀數(shù)0.2秒） ● GSM－19WV OverhauserWalking磁力儀＋甚低頻 ● GSM－19GW OverhauserWalking磁力梯度儀（最快讀數(shù)2秒） ● GSM－19GWVOverhauserWalking磁力梯度儀＋甚低頻 ● GSM－19GW4Overhauser4個(gè)探頭OverhauserWalking磁力梯度儀

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附錄A，全球磁力圖 公認(rèn)的國際地球物理參考場（IGRF）的總磁場的圖和磁傾角顯示在圖A1和A2中。

參照圖A1估算你的調(diào)查區(qū)域的總磁場

圖A2中區(qū)域用大于±46°的磁傾角估量的極化區(qū)域。當(dāng)小于±45°，在赤道區(qū)域，盡管有 部分赤道區(qū)域遠(yuǎn)離地理赤道（即差不多南美的大部和非洲大多數(shù)地區(qū)）

FigureA1:MagneticFieldIntensity 圖A1：磁場強(qiáng)度

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