GSM-19T磁力仪

GSM-19T 是轻便的、高灵敏度的、可手持，拖带和基站使用的磁力/梯度仪器。它主要应用 在：地球物理、土木技术、考古的勘探，地磁观测站、火山和地震等的长期监测。 应用范围 1) 矿产勘察，根据矿石中有用矿物质具有磁性或有磁性矿物与之共生的特点，进行 直接找矿，或根据矿体在成因 或空间上与某些磁性地质体构造有关的特点，进行间接找 矿。这些矿包括铁矿、铅锌矿、铜矿等 。 2) 配合矿区勘探，研究矿体的埋深、产状和连续性，研究矿体的形状、大小，估计 矿床规模 、 石油、天然气勘察，研究与油气有关的地质构造及大地构造等问题 3) 地震前兆监测，火山观测以及其它环境及灾害地质工作 4) 配合基础地质调查，进行地质填图 5) 对铁桶、铁罐等铁制品埋藏物定位 6) 探测与磁性相关的地质构造 7) 铁制军火侦测 8) 断层定位 9) 工程勘察 10) 管线探测 11) 环境勘探 12) 考古 13) 水文

图 1: 质子旋进传感器, 传感器棒和控制台.(GSM-19T标准质子磁力仪)

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GMS-19是进行地磁场测量的第二代标准，分辨率为0.01nT，在全温度范围内，绝对精度达 到0.2nT。系统特点：

 微处理器控制，存储量（可扩展到32Mbytes）。

 与基点站保持同步，并对磁场的偏差自动进行日校正。

 采集的数据与计算机之间的数据读取采用RS-232-C串行口。

 在线实时传输（RTT）和后操作传输。

 梯度方式对两个磁场的间隔测量和同时测量进行精密的控制。

 兼容磁力和梯度仪的VLF测量，要选择VLF测量时需要选择VLF（超低频）传感器。

GMS-19系列磁力仪包括几个模式，各有自己的特点和选择。而且每种方式和选择可以用不 同的方法，从而得到不同的组合结果。

GSM-19质子旋进系统技术指标 分辨率：0.01nT伽玛磁场强度和梯度 精度：工作范围优于0.2nT 范围：20000到120000nT 梯度误差：≥7000nT/m 工作间隔：选择快速时最小3秒。开始从键盘读数外触发或经由RS-232后回来 输入/输出：6芯防水连接器，RS-232C和模拟输出（任选的） 电源要求：12V，200mA峰值（极化期间）等待时30mA，梯度模式时300mA 峰值。 电源：内部12V，2.6安时密封的标准的铝酸电池，其它任选，外部12V电源也可使用 电池充电器：输入：110V交流，60Hz，可选110/220V交流50/60Hz 输出：双电平 工作范围：温度：-40°C到+60°C 电池电压：最小10V到最大15V 湿度：相对湿度可到90%，不冷凝 贮藏温度：-50°C到+65°C 显示：LCD：240×64像素或8×32字符，工作在-20°C以下，内装加热器 尺寸：控制台：223×69×240mm 传输器杆：4×450mm 传感器：170×71mm (直径) 重量：控制台2.1Kg 杆0.9Kg 传感器1Kg 超低频范围：15-30KHz 参数测量：垂直同相位和异相位分量，按总磁场的百分比，水平场的两个相关分量，总 磁场的绝对幅度。 分辨率：0.1% 站数：一次最多3个

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存贮：自动存贮时间，坐标，磁场/梯度，倾斜，电磁场，频率，垂直的同相，异相和 每次选择站的两个水平分量。 地形的倾斜范围：0°-90°（手动键入） 传感器尺寸：140×150×90mm（5.5×6×3英寸） 传感器重量：1.0Kg（2.2磅）

2. 理论描述 磁场的测量过程包括以下步骤：  极化：在传感器中所富含质子的液体被通过的电流而被极化。  暂停：暂停允许电子瞬间消失，大于噪声电平的质子旋进信号缓慢衰减。  计算：质子旋进频率被测量并转换成磁场强度单位。  存储：其测量结果与日期、时间、测量坐标一起存储到存储器里。在基站方式，只有时 间和总的场强被存储。

图 2: 控制台和两个传感器–Gradiometer 配置，传感器完成连接（见图1）， 第二个传感器需要额外的传感器棒. 3. 地磁场 附录A中A1是地球磁场强度分布图，A2是赤道和极域的分布图。极域磁场矢量的磁倾角近 乎垂直，赤道区近乎水平。通常，传感器的轴线必须与磁场方向近似于直角才能获得最好的 信号。为此，传感器必须在赤道区中定位成东西方向。

开始时，对有的区域磁力仪应该调整到磁场的标准值或期望值（看在附录A中的图A1）。你 可以设置成自动调谐或使用tuneinitialize功能，之后每次读数仪器可以自动调谐。

如果在顺序读数过程中遇到磁场值巨大的变化时，将会发出警告，此时必须从新读数以便获 得精确的结果。

随身携带的铁磁性物质（如改锥、口袋中的小刀、手表、其他工具等）会使纪录质量降低， 严重时可导致质子旋进信号模糊不佳。

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注意：

为了获得最佳的观测结果，传感器必须远离磁性物质。

通常情况下，只要保持传感器和操作员、控制台之间的距离大于一个手臂的长度，就可以避 免对测量结果所产生的影响。

4 仪器装配

GSM-19TG标准质子梯度仪，下图表示的是在梯度及行走时传感器安装在背架上的情景。

图 3: 梯度测量和行走背架 GSM-19T+GPS标准质子磁力仪（GPS）, 用操作台来操作传感器和GPS

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图 4. 用操作台来操作传感器和GPS

GSM－19T 磁力仪系列 ● GSM－19T 标准磁力仪 ● GSM－19TW 标准质子“Walking”磁力仪 ● GSM－19TV 标准质子磁力仪＋甚低频 ● GSM－19TG 标准质子梯度仪 ● GSM－19TGW 标准质子“Walking”梯度仪 ● GSM－19TGV 标准质子梯度仪＋甚低频 ● GSM－19TGWV 标准质子“Walking”梯度仪＋甚低频

GSM－19T 质子磁力仪和梯度仪系列

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质子磁力仪长期以来一直是使用普遍、价格便宜的磁力仪，其用途包括金属矿产资源勘探，

矿产资源勘探，环境和工程勘探以及监测磁场变化等。

GSM－19T 标准磁力仪

1.工作原理

磁力仪利用富含质子氢的液体产生旋进信号。它使用的液体可以提供非常高的氢密度，

并且在操作时没有危险。

让极化直流电流通过绕在富含质子氢液体探头的线圈上，便会产生 100 高斯（Gauss）的辅

助磁通密度。质子被极化至较强的净磁化强度，与较强的磁通密度达到热平衡。 当辅助磁通终止时，被“极化“的质子即发生旋进而重排恢复为正常的磁通密度状态。根据 以下公式，质子的旋进频率 f0 与磁通密度 B（单位为特斯拉—Teslas,T）有直接关系：

f0=(γp/2π)Bγp/2π=42.5763751MHz/T

对质子旋进的测量必须按序进行，即先有一个初始极化，接着进行频率测量，然后这个循

环不断重复。这不同于在氢核被极化的同时进行旋进测量的连续测量法。

2．GSM－19T 标准磁力仪主要优点

GSM－19T 采用了大量新技术，因而不同于其它磁力仪，例如： ● 它集成了高精度 GPS（可选）。 ● 在主机屏幕上实时显示观测磁场图像。 ● 通过 RS232 接口，快速下载观测数据，下载速率高达 115 千波特。 ● 分辨率高达 0.01nT,灵敏度达 0.1nT。

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● 标准内存为 32MB，可存储 1465623 个野外读数或 5373951 个基点台读数，根据用户要

求，内存量可按 4MB 增量扩展。 ● 具有独一无二的可程序化的基点站观测功能

例如：野外磁力仪与基点站连接自动校正日变；灵活设置观测时间表和采样率系列；当你长

时间离开基点台时，该功能就显得特别重要。 ● 使用 GSM－19T 的 Walking Mag 采集模式，可保证操作员在野外随走随采集磁场数据，

从而获得连续的观测剖面。 ● GSM－19T 的另一项创新是，用户可以在办公室内把设计好的观测路线和点位输入给 GPS

（可选），然后由 GPS 指挥操作员在野外按设计进行观测。 ● 基点台观测和野外流动观测之间具有高精度的时间同步，这对于在磁干扰地区和保证高

精度的观测结果是非常重要的。 ● 具有观测质量监控功能，在测量过程中如果发观某个观测值质量低劣，操作员将听到警

告信号。

3．技术指标和配置

技术指标： ● 灵敏度：0.05nT ● 分辨率：0.01nT ● 绝对精度：±0.2nT ● 动态范围：20000 到 120000nT ● 梯度容差：>7000nT/m ● 采样率： 3 秒至 60 秒可选 ● 温飘： 0.0025nT/°C（环境温度为 0 到-40°C）； 0.0018nT/°C（环境温度为 0 到+55°C） ● 工作温度：-40℃—+55℃ ● 存储 32M 字节

对流动站可存 1465623 个读数

对基点站可存 5373951 个读数

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对梯度测量可存 1240142 个读数

对步行磁测可存 2686975 个读数 ● 尺寸及重量： 主机 223×69×240mm,重 2.1Kg 传感器 170mm(长)×75mm(直径)，

重 2.2Kg ● 工作模式：

流动站：每 3 秒－60 秒自动采样存储一次观测值以及

时间和日期

基点站：观测值，时间，日期，每 3 到 60 秒读、存数据

遥控：可选择 RS232 接口进行遥控测量 ● 输入与输出：

RS232 接口数字输出或应用 6 针防水插头（选项）作模拟输出

标准配置

GSM－19T 主机，GEMLinkw 软件，内部可充电电池，充电器，探头和电缆以及探头支杆，

RS232 电缆，运输箱，中文操作手册。

GSM高精度Overhauser磁力仪

Overhauer磁力仪是运用GEM公司的独特技术开发出来的高精度磁力仪，它具有一系列独有 的优点，已成为高精度的标准磁力仪观测系统。 1．应用领域 它主要应用于： ● 高精度矿产资源探测 ● 含油、气盆地构造探测 ● 工程和环境勘探 ● 地下埋藏物和管线探测 ● 地震和火山前兆观测 ● 考古 ● 对物质磁性的高精度测量 2．工作原理 当把特殊的含有不成对电子的液体与氢原子结合起来、并在射频（RF）磁场的极化下便产 生Overhauser效应。也即，不成对的电子将其自身的极化强度传输给氢原子后，就产生了很

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强的进动信号这种进动信号对总磁场强度值具有很高的灵敏度，并可用简单的方程式表达。 于是通过测量进动信号，便可测出总磁场强度。此种磁力仪称为Overhause磁力仪。由于产 生射频（RF）磁场所需的能量很小，并且其频段处于进动信号频率之外，从而消除了测量 噪声，所以Overhauser磁力仪功耗特别低，精度很高。此外，射频磁化过程和进动信号的测 量过程可以同步进行，因此观测效率高，可以高速采样。 3．Overhauser磁力仪探头 Overhauser磁力仪探头是专利性创新产品，它是电子学设计和量子磁力化学的最佳结合。在 电子学方面，探头内含有反向串联的双拾取线圈，以压制环境噪声干扰，例如大气噪声等。 在量子磁力化学方面，探头内充填属于公司专利的溶有自由电子的富氢液体，从而增加了在 射频极化磁场作用下所产生的进动信号强度。在材质方面探头尺寸很小，很轻又牢固。探头 的所有材质都是经过仔细选择的非磁性物，以最大的提高信噪比。探头方向性很小，在赤道 附近也可对磁场进行精确地测量，在野外测量时可以不必注意探头的放置方向。 4．Overhauser磁力仪主机 主机包括微型鍵盘，内置固化件的显示界面，系统控制威廉希尔官方网站 和数据存储以及数据检索等。为 了操作方便，显示界面具有单色文本和实时剖面显示双重功能，并可交互使用。可以通过 GEMLinkw软件网页对内置固化件中的软件进行升级，因此可使你的磁力仪永远保持最高水 平，而又不必返回厂家升级。 图 Overhauser磁力仪探头和主机

5．Overhauser磁力仪主要优点 Overhauser磁力仪把高精度的数据采集，工作效率和高度稳定性有效地结合在一起。它的观 测精度与昂贵的铯光泵一致，但在稳定性和功耗方面具有独到的优点： ● 高灵敏度、高分辨率和高观测精度 ● 超级全方位传感器 ● 测量之前无需预热，易于野外操作 ● 数据存储达4M字节，可扩展到32M字节 ● 可编程基点站 ● 快速数据传输 ● 置于磁力仪内的、集成式GPS用于定位测量（可选），分辨率可达5米或1米

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● 宽的温度范围（标准型从-40到＋55摄氏度；可选型从-55到60摄氏度），可在极端的气 候条件下使用 ● 坚固可靠的设计。使用寿命长，适应性强 ● 几乎无须保养，确保了更低的使用成本 ● 从网站上更新软件其他优点包括：绝对精度高、操作速度快（每秒多达5个读数），能耗 非常低 6．Overhauser磁力仪技术指标和配置 技术指标： ● 灵敏度：<0.015nT ● 分辨率：0.01nT ● 绝对精度： 0.1nT ● 动态范围：10000到120000nT ● 梯度容限：>10000nT/m ● 采样率：60+,5,3,2,1,0.5,0.2秒 ● 温飘：0.0025nT/℃（环境温度为 0到-40℃情况下）；0.0018nT/°C （环境温度为0到 +55°C情况下） ● 工作温度：-40℃--+55℃ ● 存储4M字节，这意味着：对流动观测有209715个读数对基点站有699050个读数对梯度 测量有174762个读数对WalkingMap模式有299593个读数 ● 尺寸及重量：主机223×69×240mm，重2.1Kg 探头175mm(长)×75mm（直径），重 1.0Kg ● 工作模式：流动站：每3秒钟自动读取和存储一次观测值，测点坐标值，以及时间和日 期。基点站：每3到60秒自动存储一次观测值，时间和日期遥控：可选择RS232接口进行遥 控测量 ● 输入与输出： RS232接口数字输出或应用6针防水插头（选项）作模拟输出 标准配置 GSM-19主机，GEMLinkW软件，内部可充电电池，充电器，探头和电缆以及探头支杆， RS232电缆运输箱，中文操作手册。 保修期 两年，终身服务。 7．高精度Overhauser磁力仪系列 ● GSM－19 Overhauser标准磁力仪，最快读数3秒 ● GSM－19V Overhauser标准磁力仪＋甚低频 ● GSM－19G Overhauser标准磁力梯度仪（最快读数3秒） ● GSM－19GV Overhauser标准梯度仪＋甚低频 ● GSM－19W OverhauserWalking磁力仪（最快读数0.2秒） ● GSM－19WV OverhauserWalking磁力仪＋甚低频 ● GSM－19GW OverhauserWalking磁力梯度仪（最快读数2秒） ● GSM－19GWVOverhauserWalking磁力梯度仪＋甚低频 ● GSM－19GW4Overhauser4个探头OverhauserWalking磁力梯度仪

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附录A，全球磁力图 公认的国际地球物理参考场（IGRF）的总磁场的图和磁倾角显示在图A1和A2中。

参照图A1估算你的调查区域的总磁场

图A2中区域用大于±46°的磁倾角估量的极化区域。当小于±45°，在赤道区域，尽管有 部分赤道区域远离地理赤道（即差不多南美的大部和非洲大多数地区）

FigureA1:MagneticFieldIntensity 图A1：磁场强度

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