[发明专利]一种用球形偏置线圈测量地磁场矢量的方法及测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及地球物理地磁场精细测量技术领域，是一种用球形偏置线圈测量地磁场矢量的方法及测量装置。

背景技术

地磁矢量测量可有效减少地球物理勘查反演中的多解性，有助于对磁性体的定性及定量解释。目前，国内外地球物理探矿工作者普遍使用的地磁野外测量仪器是普通质子磁力仪、光泵磁力仪或overhauser质子磁力仪。这些磁力仪在野外使用方便，测量精度已经达到或优于1nT，可测量地磁总场强度标量值，但是，总场磁力仪不能测量地磁场矢量，在进行地磁矢量野外测量时，只能使用精度较低、测量误差达数10nT的磁通门三分量磁力仪，这种磁力仪不能满足专业地球物理勘查工作的需要。目前市场销售的加拿大CEM公司didD矢量磁力仪代表了地磁矢量测量的国际先进水平，采用的测量方法是：在高精度总场磁力仪探头上安装两组互相正交的线圈，正交线圈的轴线在水平面和子午面内与地磁场矢量F正交。首先记录未加偏置电流时的全磁场T，然后向在子午面内轴线垂直T的线圈，即磁场倾角D线圈内，依次输入大小相等，方向相反的偏置电流，记录这两个偏置电流所产生的偏转磁场与地磁场的合成磁场，称之为Ip和Im，同样，再向在水平面内轴线垂直T的线圈，即磁偏角D线圈内，依次输入大小相等，方向相反的偏置电流，记录这两个偏置电流所产生的偏转磁场与地磁场的合成磁场，称为Dp和Dm，然后经计算确定磁场T的倾角I和偏角D的变化dI和dD（http://www.gemsys.ca/products/vecrot-magneromerets/）.GME公司dIdD矢量磁力仪测量时无需对地磁分量做完全补偿，设备比较轻便。但是需要将探头上的正交线圈轴线预先分别在水平面和子午面内调整到与待测地磁场矢量T正交的方位，仪器的安装调整准备工作复杂繁琐，只能用于在地磁场倾角I和磁场偏角D已知的固定式地震地磁观测台站，测量地磁倾角I和偏角D随时间的偏移变化量。因此，现有的地磁矢量测量设备和技术均不适合在野外找矿环境中进行高精度测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种用球形偏置线圈测量地磁场矢量的方法及测量装置，它能解决现有技术的不足。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种用球形偏置线圈测量地磁场矢量的方法，用三角架、垂直线圈及总场磁力仪测量无附加磁场时的正常地磁场T_O、地磁场附加垂直向上磁场T_f和附加两倍垂直向上磁场2T_f的2个合成磁场值T_-1、T_-2，计算磁场垂直分量Z、水平分量H、地磁倾角I，计算方法如下：

；

所述垂直线圈为垂直多圆环线圈，垂直多圆环线圈由至少3个圆环线圈纵向共轴依次排列构成，中间的圆环线圈直径大于其它两端的圆环线圈的直径，从中间圆环线圈到两端的圆环线圈的直径依次缩小，各圆环线圈的间距相等，中间圆环线圈的两侧圆环线圈对称分布。

设置水平线圈，使垂直线圈与水平线圈的几何中心重合，用总场磁力仪测量地磁场附加水平正向磁场和水平反向磁场后的2个合成磁场值T_+∥、T_-∥，计算地磁偏角，计算方法如下：

其中：DO=水平线圈轴线与地理北方向的夹角，为已知的预先设定值；

所述水平线圈为水平多圆环线圈，水平多圆环线圈由至少3个圆环线圈纵向共轴依次排列构成，中间的圆环线圈直径大于其它两端的圆环线圈的直径，从中间圆环线圈到两端的圆环线圈的直径依次缩小，各圆环线圈的间距相等，中间圆环线圈的两侧圆环线圈对称分布。

所述的一种用球形偏置线圈测量地磁场矢量的方法，步骤如下：

①将总场磁力仪探头置于垂直线圈中部，垂直线圈安装在三角架上，垂直线圈为垂直多圆环线圈；

②将垂直线圈通过导线与激磁电源连接，激磁电源上设置波段开关；

③调整激磁电源开关，使激磁电源对垂直线圈不加电，用总场磁力仪测量无附加磁场的地磁场T_o；

④调整激磁电源开关，使激磁电源对垂直线圈反向加电，电流强度为I，垂直线圈产生垂直向上的磁场T_f ,用总场磁力仪测量磁场T_f与地磁场的合成磁场T_-1；