[发明专利]一种高精度地磁矢量测量方法及其装置

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，是一种高精度地磁矢量测量方法及其装置。

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，正交线圈的两个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使用。

现有技术需要将附加在总场磁力仪探头外的线圈东西方向严格定向，或在地球水平面和子午面内调整到与待测地磁场矢量正交的方位，观测前的准备工作复杂，仅适用于固定台站，不适合野外大面积快速测量；现有技术需要对场值达数万nT的地磁垂直分量进行精确补偿，所需的附加磁场值大、提供附加磁场的线圈电流需较大功率长时间稳流，线圈功耗大，装置比较笨重，不适合野外移动测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度地磁矢量测量方法及其装置，适合野外环境条件的地磁矢量测量方法和测量装置，解决目前在野外环境条件下难以开展的地磁矢量快速高精度测量问题。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种高精度地磁矢量测量方法，包括下述步骤：

①将总场磁力仪探头置于垂直线圈中部；

②将垂直线圈通过导线与线圈激磁电源连接；

③用总场磁力仪测量无附加磁场时的地磁场T_o；

④用总场磁力仪测量垂直线圈正向磁场与地磁场的合成磁场T_+⊥； 

⑤用总磁场磁力仪测量垂直线圈反向磁场与地磁场的合成磁场T_-⊥；用T _o、T_+⊥及T_-⊥计算地磁场矢量的垂直分量Z、水平分量H和地磁倾角I；计算方法为：

 

 

所述的一种高精度地磁矢量测量方法，还包括下述步骤：

⑥在垂直线圈上安装水平线圈，使垂直线圈和水平线圈的几何中心重合，总场磁力仪探头位于两线圈几何中心重合处；

⑦用总场磁力仪测量正向附加水平磁场与地磁场的合成磁场T_+∥；

⑧用总场磁力仪测量反向附加水平磁场与地磁场的合成磁场T_-∥；用T_+∥及T_-∥计算地磁偏角D，计算方法为：

其中DO为水平线圈轴线与地理北方向的夹角，为已知的预先设定值。

所述的一种高精度地磁矢量测量方法，步骤如下：

①将总场磁力仪探头置于垂直线圈中部，垂直线圈为亥姆霍茨线圈；

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；