CZM-3质子磁力仪工作原理简介

CZM-3质子磁力仪工作原理简介

CZM-3微机(质子)磁力仪的野外仪器系统由质子旋进式磁力仪和微处理机两部分组成。磁力仪部分与过去的CHO5-72型质子磁力仪的工作原理基本相同。除主机外，也有探头和电源。不同的是已带有微处理机系统，能够对磁力仪测得的地磁场数据连同有关的其他参数自动收录。最后将收录的数据运用计算机作最后处理。

1.质子磁力仪工作原理简介

(1)测量原理

该磁力仪是利用煤油、水或酒精等含氢原子中的质子自旋的磁矩，经人工磁场H0磁化后，沿H0方向排列而产生磁矩mP，在人工磁场切断后，其磁矩的方向由人工场方向逐渐趋向地磁场方向，在这个过程中，它是以围绕T旋进的方式趋向T方向的，这种旋进称拉莫尔旋进，其旋进频率与地磁场强度成正比。其表达式：T=23.4874ƒ，由此可知，我们只要测得其旋进频率(ƒ)就可测得T，因此磁力仪就是一个频率测定器。

(2)频率测量

图2-13 电感应讯号随t的衰减

图2-13 电感应讯号随t的衰减

接收讯号的探头是装满煤油的罐状无磁性玻璃钢瓶，并绕上一组人工磁场激励和接收频率讯号的共用线圈。工作时，先产生一个人工磁场H0(H0≫T)，工作时，H0方向垂直于地磁场。切断后，质子磁矩在拉莫尔旋进中切割讯号线圈，由此产生感应电动势。感应电动势在mP旋进一周时，其方向因与线圈圆截面每转90°而呈垂直(后斜交)→平行→反向→又平行→回原方向变化，电动势相应产生由极大→零→负极大→零→极大(回原点)的变化，周而复始，形成图2-13中所示的振幅不断减小的正弦波图形。由于往后mP渐趋T0方向，电动势逐渐减小而至零。我们的任务是测定t秒之内的脉冲数。由于讯号从产生到衰竭仅2～3 s，故测定速度要快。

由前面公式可知，地磁场强度改变1nT，频率仅改变0.016周，这是很难实现高精度测量的，为此，仪器采用多级二分频的办法，倍频128倍以上。其次是电子门的控制时间要绝对得准，故用石英振荡器提供标准频率，精确控制门时间。最后是如何将拉莫尔旋进频率数转换成地磁场强度读数，根据：T=23.4874×N/ƒ(nT)关系式，选择倍频数n与门时间t的乘积加以调节，使T=N(仪器读数值)。

2.仪器操作方法简介

仪器包括主机、探头、充电器，仪器主机上有一个键盘和显示器(窗口)。仪器系统框图见图2-14。

图2-14 CZM-3仪器系统框图

图2-14 CZM-3仪器系统框图

图2-15 CZM-3微机键盘图

图2-15 CZM-3微机键盘图

键盘布局如图2-15，有16个操作键，一个电源开关，共17个键。每次按键有声音提示。

操作是在键盘上进行的，根据屏幕提示，逐项操作即可。操作分四部分：参数设置、显示测量、数据查询、数据发送。开机后，有屏幕显示，点击任一键，显示系统菜单(图2-14)。

点击系统菜单[1]，出现参数设置首页。首页中，光标首先指在日期栏，若输入日期数据，日期数字就显示在日期栏内。此项设置完，将光标指向下一项，再设置该项，如此设置下去。其中磁场测量项，可设置自动和手动两种方式，测量时，按采样键即可。设置完毕，返回系统菜单。

点击[2]，进入显示测量页面，可显示设置项和测量结果。显示方式分“自动”和“手动”两种，方式已在设置中确定。根据显示结果，可对显示结果作修改或清除。

点击[3]，进入数据查询页面后，可查看当日所有数据。

查询完毕回到系统菜单后，点击[4]，就进入“等待发送”页面，此时系统已完成发送数据的准备，等待计算机指令。计算机有CZM-3数据处理程序。当磁力仪与计算机的连接专用电缆接好后，计算机发出接收的指令，野外数据就进入计算机进行处理。

有关键盘各键功能及详细操作见说明书。