地磁测量原理及海洋磁力仪应用

海洋磁力仪工作原理及应用劳雷工业公司2014年4月内容提要1.地磁测量基础1.1地磁场及其要素1.2地磁场分布和变化规律1.3地磁场测量表示2.海洋磁力仪工作原理和应用2.1海洋磁力仪光泵技术原理2.2G882海洋磁力仪2.3海洋磁力仪磁测实例2.4数据采集和典型异常体解释3.附录（用户名单）内容提要1.地磁测量基础1.1地磁场及其要素1.2地磁场分布和变化规律1.3地磁场测量表示2.海洋磁力仪工作原理和应用2.1海洋磁力仪光泵技术原理2.2G882海洋磁力仪2.3海洋磁力仪磁测实例2.4数据采集和典型异常体解释3.附录（用户名单）地球的磁场模型•地球周围存在地磁场•是复杂的矢量场•近似于一个磁棒的磁场•地磁场的南北极与地理南北极不一致地磁三要素磁场强度F地磁倾角I地磁偏角D

地磁偏角东偏为正西偏为负内容提要1.地磁测量基础1.1地磁场及其要素1.2地磁场分布和变化规律1.3地磁场测量表示2.海洋磁力仪工作原理和应用2.1海洋磁力仪光泵技术原理2.2G882海洋磁力仪2.3海洋磁力仪磁测实例2.4数据采集和典型异常体解释3.附录（用户名单）地磁场随时间的变化长期变化：以年为单位的变化，由地球 内部引起短期变化：按日或更短的变化，由太阳 风引起微脉动：周期为0.001到600秒，强度 为千分之几到几nT

全球地磁场强度图极区的强度为60000nT赤道区的强度为30000nT全球地磁倾角图等倾线与纬线不平行0~30度为低纬区30~70度为中纬区70~90度为高纬区中国的磁倾角范围约为-10~+70度太阳风示意图地磁场的日变地磁场强度在一天内连续且比较有规律地变化平均幅度为几nT到几十nT

典型的磁日变图中纬度地区赤道地区磁暴不规则的短期的剧烈变化典型的磁暴图地磁场的微脉动典型的地磁场微脉动图内容提要1.地磁测量基础1.1地磁场及其要素1.2地磁场分布和变化规律1.3地磁场测量表示2.海洋磁力仪工作原理和应用2.1海洋磁力仪光泵技术原理2.2G882海洋磁力仪2.3海洋磁力仪磁测实例2.4数据采集和典型异常体解释3.附录（用户名单）感应磁化任何铁磁物质在地磁场作用下都会被磁化感应磁化强度的大小为：

I=kF 其中：I为感应磁化强度 k为物体的磁化系数 F为地磁场强度总磁场强度实测的总磁场强度Ｔ为标量，它是正常地磁场与局部异常及各变化磁场之和T=|F正常+dF

异常+T’变化|内容提要1.地磁测量基础1.1地磁场及其要素1.2地磁场分布和变化规律1.3地磁场测量表示2.海洋磁力仪工作原理和应用2.1海洋磁力仪光泵技术原理2.2G882海洋磁力仪2.3海洋磁力仪磁测实例2.4数据采集和典型异常体解释3.附录（用户名单）光泵原理

原子的能级及跃迁电子在量子化的轨道（能级）上绕核运动除受到满足玻尔频率的光照发生跃迁外，电子运行轨道很稳定。（玻而理论）塞曼（1902诺贝尔奖）磁次能级：在外磁场中每个电子能级将分裂成n个能级差相等且与外磁场成正比的磁次能级光泵技术:电子跃迁电子受到满足一定频率的光照后发生跃迁光泵技术：电子跃迁后将很快随机返回，经多次跃迁、返回后所有电子将处于同一能级且不能再跃迁。光泵磁力仪原理先用光泵使所有电子处于同一能级H1线圈加拉莫频率的电磁场时，电子在塞曼磁次能级间重新发生跃迁，致使光电信号随之变化。产生拉莫信号。铯原子的拉莫频率为 f=3.498572*T(nT)光源透镜滤镜偏振镜片光电管透镜H1线圈吸收室地磁场自激振荡式光泵磁力仪原理跟踪式光泵磁力仪：改变跟踪频率，寻找光电信号最弱的点。自激振荡式光泵磁力仪：将光电信号正反馈回H1线圈，寻找使H1回路发生自激振荡的频率（70~350KHz对应20k~90KnT)。光源透镜滤镜偏振镜片光电管透镜H1线圈吸收室地磁场磁探头的取向为保证信噪比，地磁场与光轴夹角应大于15度小于75度磁探头盲区光轴75度60度有效区磁力线光泵磁力仪的优点将测磁场转为测频率，可达很高精度没有温度和零点漂移影响对外磁场变化响应快可连续测量，实现海洋航空磁力测量不需要严格定向内容提要1.地磁测量基础1.1地磁场及其要素1.2地磁场分布和变化规律1.3地磁场测量表示2.海洋磁力仪工作原理和应用2.1海洋磁力仪光泵技术原理2.2G882海洋磁力仪2.3海洋磁力仪磁测实例2.4数据采集和典型异常体解释3.附录（用户名单）GeometricsG882高分辨高采样率光泵磁力仪

传感器耐压壳体深水附加配重姿态配重高度计仓电缆盖板手柄/重心拖挂点G-882海洋铯光泵磁力仪主要技术指标G882铯光泵磁力仪的优点极高的灵敏度(0.004nT/Hzrms)–相隔很远就能测到很小的目标物很高的采样率(最大到10Hz)-高速航行时仍可有效地发现小目标在高梯度区域仍可有效工作(高于5000nT/ft)-在具有大体积的铁器周围仍可有效工作仪器非常轻便-可电瓶供电，无需绞车作业方式非常灵活可现场选择拖挂拖鱼的鼻子或重心点-对不同水深都适应可挂在侧扫声呐拖鱼后同时工作可组合成垂向或横向梯度仪-在环境干扰较大时可更有效地发现目标拖鱼的投放和回收在甲板上将各接头抹一点硅脂后接好，将拖鱼垫高一米，开机，信号强度合格后，保持开机投放；船以最慢的速度直线航行；将拖鱼投放约50米，观察一段时间，注意电压电流值、信号强度及磁场值和深度及高度计值；注意：浅水水域投放注意保护（加浮体等），有渔网等障碍物水域要慎重投放，并且派人值守和瞭望；有暗礁、礁石等障碍物水域要特别注意磁力仪的安全

拖鱼的投放和回收各信号正常后，继续投放电缆至约3倍船长，在此过程中要始终检测各信号并保持慢航速至确认系统工作正常；逐步升高航速至正常测量航速（一般6~8节左右）；测量过程中要注意监测电缆线的“弹拨声”和张力应为恒定值，发现异常立即减速，回收拖鱼；测量过程中如发现信号中断要立即减速，回收拖鱼。拖鱼的投放和回收采集数据:系统装置典型的单探头和双探头（梯度）海洋磁力仪装置多路调制解调器单探头或从探头没有或主探头船实时数据记录和处理GPS磁性体光泵磁力仪对常见目标的典型探测范围

内容提要1.地磁测量基础1.1地磁场及其要素1.2地磁场分布和变化规律1.3地磁场测量表示2.海洋磁力仪工作原理和应用2.1海洋磁力仪光泵技术原理2.2G882海洋磁力仪2.3海洋磁力仪磁测实例2.4数据采集和典型异常体解释3.附录（用户名单）磁测实例:

复杂的管道磁场Maricaibo油田LakeMaricaibo,Venezuela用铯光泵磁力仪在水深6-10米处测得的总磁场磁测实例:

沉船的磁场沉没的货船(1903),波士顿港用铯光泵磁力仪在水深约20米处测得的总磁场HIGHLOW磁测实例:

斯坦福大学环境测试场磁场图像磁测实例:

斯坦福大学环境测试场磁场图像模型体磁场埋藏的铁桶的磁场19世纪用于灌溉的用铁丝捆扎的木管阴影浮雕图清晰地显示出小的和大的磁测实例:

磁测用于考古法国LaSalle 18世纪早期的考古场地内容提要1.地磁测量基础1.1地磁场及其要素1.2地磁场分布和变化规律1.3地磁场测量表示2.海洋磁力仪工作原理和应用2.1海洋磁力仪光泵技术原理2.2G882海洋磁力仪2.3海洋磁力仪磁测实例2.4数据采集和典型异常体解释3.附录（用户名单）采集数据Maglog一、设置G882配置参数运行“测量向导”

采集数据Maglog一、设置G882配置参数运行“测量向导”输入测量文件名设置GPS串口参数

采集数据Maglog一、设置G882配置参数运行“测量向导”输入测量文件名设置GPS串口参数设置磁力仪串口参数注意硬件类型与实际一致采样间隔为0.1~1秒

采集数据Maglog一、设置G882配置参数运行“测量向导”输入测量文件名设置GPS串口参数设置磁力仪串口参数注意硬件类型与实际一致采样间隔为0.1~1秒将设置参数送往磁力仪运行MaglogNT采集数据一、设置G882配置参数运行“测量向导”输入测量文件名设置GPS串口参数设置磁力仪串口参数注意硬件类型与实际一致采样间隔为0.1~1秒将设置参数送往磁力仪需要实时计算拖鱼位置时输入改正参数采集数据Maglog一、设置G882配置参数运行“测量向导”输入测量文件名设置GPS串口参数设置磁力仪串口参数注意硬件类型与实际一致采样间隔为0.1~1秒将设置参数送往磁力仪需要实时计算拖鱼位置时输入改正参数输入打印机设置参数

采集数据Maglog采集数据Maglog开始记录数据停止记录数据开始打印数据停止打印数据数据解释：

单个物体的磁场a铁球模型总磁场东西向剖面图铁球重一吨球心距测量面10米磁倾角60度数据解释：

单个物体的磁场b铁球模型总磁场南北向剖面图北部为负异常，南部为正异常数据解释：

单个物体的磁场c铁球模型总磁场T平面图铁球重一吨球心距测量面10米磁倾角60度采集数据:

单个磁性体的磁场MAGNETICBODY模型体磁场300米深铁磁体的典型磁场模型体尺寸20x4x4m,500吨重磁场强度-0.7到0.8nT.Distance(m)MapviewmodelofmagneticanomalyassociatedwithferrousbodyLOWHIGH数据处理:滤波,去跳点,圆滑滤波,去跳点和圆滑

的目的是增加信噪比，剔除假数据尖峰点及圆滑高频噪声滤波处理的例子：海底电缆的异常-没滤波的总场（小黑框中的内容将在下面的片子中详细显示）数据处理:滤波改进结果的例子海底电缆的异常-3km滤波

（小黑框中的内容将在下面的片子中详细显示）数据处理:滤波改进结果的例子D