Principios básicos y métodos de funcionamiento del magnetómetro de precesión de protones CZM-2
El magnetómetro de protones CZM-2 es un instrumento de medición magnético terrestre de alta precisión desarrollado por la Fábrica de Instrumentos Geológicos de Beijing para medir el valor absoluto de la intensidad del campo magnético total de la Tierra. Su apariencia se muestra en la Figura 4-5. -1. Se fabrica utilizando el principio de que el momento magnético de los protones de hidrógeno precede en el campo magnético terrestre. Utiliza circuitos integrados y control de programa, y tiene las ventajas de tamaño pequeño, peso ligero, pantalla digital, alta precisión, amplio rango de medición, fuerte capacidad antiinterferencia, bajo consumo de energía y rendimiento de trabajo estable y confiable. Consta de tres partes: sonda, host de instrumentos y caja de baterías. La unidad principal adopta una estructura semisellada y la sonda adopta una estructura completamente sellada.
Figura 4-5-1 Magnetómetro de precesión de protones CZM-2
(1) Principio
Magnetómetro de precesión de protones CZM-2 El instrumento consta de tres partes: el cuerpo del instrumento (Figura 4-5-2), la sonda (Figura 4-5-3) y la fuente de alimentación (Figura 4-5-4). El componente que detecta el campo magnético externo se llama sonda y consta de un cilindro lleno de una solución que contiene hidrógeno (agua, queroseno, alcohol, etc.) y una bobina enrollada alrededor del cilindro en el exterior. El momento magnético de los protones de hidrógeno en una solución que contiene hidrógeno se utiliza para exhibir paramagnetismo bajo la acción de un campo magnético externo. La sonda horizontal añade un fuerte campo magnético artificial (generado por 1 a 2 A CC en la bobina) en la dirección perpendicular al campo geomagnético T, y los protones de hidrógeno forman un fuerte momento magnético macroscópico (este proceso se llama polarización). Cuando la corriente se corta repentinamente, debido al giro de los protones de hidrógeno, el momento magnético macroscópico no invierte inmediatamente la dirección del campo geomagnético sino que precede (o precesa) alrededor de la dirección del campo geomagnético T. La frecuencia angular de precesión es proporcional a la magnitud del campo geomagnético:
Figura 4-5-2 Panel anfitrión del magnetómetro de precesión de protones CZM-2
Guía para la práctica de enseñanza de geofísica aplicada
En la fórmula: γp es la relación de espín magnético del protón, que es una constante estable (0,267513 Hz/nT).
También se puede escribir en forma de frecuencia, es decir
Guía de práctica de enseñanza de geofísica aplicada
Luego
Guía de práctica de enseñanza de geofísica aplicada
Guía Práctica de Enseñanza de Geofísica Aplicada
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Dado que el momento magnético macroscópico precesa y corta la bobina en la sonda, se genera un voltaje inducido con la misma frecuencia de precesión en la sonda. Bobina Obviamente, medir la frecuencia de esta señal de voltaje inducida determina el campo geomagnético total. El valor absoluto de la intensidad.
Figura 4-5-3 Sonda del magnetómetro de precesión de protones CZM-2
Figura 4-5-4 Caja de baterías del magnetómetro de precesión de protones CZM-2
(2 ) Método de funcionamiento del magnetómetro de protones CZM-2
El magnetómetro de protones CZM-2 consta de tres partes: el cuerpo principal del instrumento, la sonda y la caja de la batería. El panel principal se muestra en la Figura 4-5-2: la sonda del magnetómetro se muestra en la Figura 4-5-3.
(1) Después de conectar la caja de la batería (Figura 4-5-4) a la toma de corriente del host, encienda el interruptor de encendido (encendido).
(2) Después de encender la alimentación (no conecte el cable de la sonda primero), realice una verificación de autocalibración. El método consiste en colocar primero el interruptor en la posición de "autocalibración". y luego presione el interruptor de polarización (micro (gire el interruptor), después de aproximadamente 4 segundos, la pantalla muestra un número de 49152 ± 1 (lo que significa que la autocalibración es normal), lo que indica que el multiplicador de frecuencia y el sistema de visualización de conteo están funcionando normalmente.
(3) Después de que la autocalibración sea normal, conecte la línea de la sonda al zócalo de la sonda de la computadora host, coloque el eje de la sonda en la dirección este-oeste y seleccione el rango normal de medición. área de acuerdo con la tabla de distribución del rango de medición (Tabla 4-5-1). Equipado con el engranaje armónico, presione el interruptor de polarización una vez. Después de aproximadamente 4 segundos, la pantalla mostrará el valor absoluto de la intensidad total del campo geomagnético. Presione el interruptor de polarización varias veces seguidas. Si los números mostrados se repiten, se puede iniciar el trabajo de medición magnética, por ejemplo, si la repetibilidad es deficiente, se debe cambiar la sonda y el engranaje correspondiente, y se debe usar el engranaje con la mejor repetibilidad. seleccionado para trabajar.
Tabla 4-5-1 Tabla de asignación de rangos de medición
Tabla continua
(4) Cada punto de observación debe leerse de 2 a 3 veces seguidas, como por ejemplo dos No es necesario realizar una tercera lectura por cada repetición. Calcular el valor medio de las dos lecturas, que es el valor absoluto de la intensidad total del campo geomagnético en ese punto.
(5) Se requieren dos personas para el trabajo de campo, una persona sostiene la sonda y una persona opera y registra. La persona que sostiene la sonda debe quitar todos los objetos magnéticos de su cuerpo y la distancia del operador. debe ser superior a 4 m. El eje de la sonda debe ser en dirección este-oeste.
(6) Durante la observación de campo de los puntos de medición, algunos puntos de medición pueden estar en áreas anormales y sus campos magnéticos pueden ser muy diferentes del campo magnético normal del punto base. En este momento, los cambios. debe realizarse de acuerdo con las reglas cambiantes del campo magnético. En un determinado punto de medición, generalmente los tres engranajes adyacentes pueden dar lecturas correctas, pero debe haber un engranaje con mejor repetibilidad, por lo que se debe seleccionar ese engranaje. Cabe señalar que la repetibilidad de las lecturas no debe exigirse excesivamente en puntos con gradientes anormalmente grandes. Los gradientes excesivamente grandes empeorarán la repetibilidad de las lecturas e incluso harán imposible obtener lecturas correctas.
(7) Desenchufe inmediatamente el enchufe (corte el suministro eléctrico) después de completar el día de trabajo.
Notas: La distancia entre la sonda del instrumento de desmagnetización es de 5 a 10 m, la dirección de la sonda es este-oeste y la lectura repetida es 1nT, etc.
(3) Rendimiento, ventajas y desventajas del instrumento
El instrumento tiene un error de medición repetida de punto fijo de ±2,0 nT, un error de medición cuadrático medio de ±1,5 nT y un rango de medición de 3,2×104~7×104nT.
El instrumento es fácil de operar, simple y puede leer nT directamente.
El gradiente de medición no será superior a 150 nT/m.