磁力仪

gsm－19t 标准质子旋进磁力仪和梯度仪
gsm-19 高精度overhauser 磁力仪和梯度仪
gsmp35 钾光泵磁力仪
didd 三分量磁力仪
一．序言
加拿大gem 公司是专门研发和生产磁力仪的专业公司，已有三十多年历史。
其生产的磁力仪被公认为磁力仪的标准系列。该公司研发和生产的磁力仪共有七
个系列，每个系列中都有多个品种。gem 磁力仪销往世界各国。自2005 年以来，
仅一年10 个月时间，国内有关单位就购买了近300 台标准质子旋进磁力仪和40
多台高精度overhauser 磁力仪以及多台三分量磁力仪。
gem 公司生产的磁力仪系列：
● 标准质子磁力仪和梯度仪系列
● 高精度overhauer 磁力仪和梯度仪系列
● didd 三分量磁力仪系列
● 钾光泵磁力仪系列
● overhauser 航空磁力仪
● 钾光泵航空磁力仪
● 超高精度磁力仪
二．gsm－19t 标准质子旋进磁力仪和梯度仪系列
质子旋进磁力仪长期以来一直是使用普遍、价格便宜的磁力仪，其用途包括
矿产资源勘探，环境和工程勘探以及监测磁场变化等。
图1 gsm－19t 标准质子旋进磁力仪
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1.工作原理
质子旋进磁力仪利用富含质子氢的液体产生旋进信号。它使用的液体可以提
供非
常高的氢密度，并且在操作时没有危险。
让极化直流电流通过绕在富含质子氢液体探头的线圈上，便会产生100 高斯
（gauss）的辅助磁通密度。质子被极化至较强的净磁化强度，与较强的磁通密
度达到热平衡。
当辅助磁通终止时，被“极化“的质子即发生旋进而重新恢复为正常的磁通
密度状态。根据以下公式，质子的旋进频率f0 与磁通密度b（单位为特斯拉—
teslas,t）有直接关系：
f0=(γp/2π)bγp/2π=42.5763751mhz/t
对质子旋进的测量必须按序进行，即先有一个初始极化，接着进行频率测量，
然后这个循环不断重复。这不同于在氢核被极化的同时进行旋进测量的连续测量
法。
2．gsm－19t 标准质子旋进磁力仪主要优点
gsm－19t 采用了大量新技术，因而不同于其它质子旋进磁力仪，例如：
● 它集成了高精度gps（可选）
● 在主机屏幕上实时显示观测磁场图像
● 通过rs232 接口，快速下载观测数据，下载速率高达115 千波特
● 可自由选择点、线号的增减
● 分辨率高达0.01nt,灵敏度达0.05nt，绝对精度±0.2nt 在所有质子磁
力仪中水平最高
● 标准内存为4mb，可存储209715 个野外读数或600000 个基点台读数，
根据用户要求，内存量可按4mb 增量扩展
● 具有独一无二的可程序化的基点站观测功能，软件进行日变校正
● 使用gsm－19t 的walking mag 采集模式，可保证操作员在野外随走随
采集磁场数据，从而获得连续的观测剖面
● gsm－19t 的另一项创新是，用户可以在办公室内把设计好的观测路线和
点位输入给gps（可选），然后由gps 指挥操作员在野外按设计进行观测
● 基点台观测和野外流动观测之间具有高精度的时间同步，这对于在磁干
扰地区和保证高精度的观测结果是非常重要的
● 具有观测质量监控功能，在测量过程中如果发观某个观测值质量低劣，
对错误观测随时发出警告
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3．技术指标和配置
技术指标：
● 灵敏度：0.05nt
● 分辨率：0.01nt
● 绝对精度：±0.2nt
● 动态范围：20000 到120000nt
● 梯度容差：>7000nt/m
● 采样率： 3 秒至60 秒可选
● 温飘：
0.0025nt/°c（环境温度为0 到-40°c）；
0.0018nt/°c（环境温度为0 到+55°c）
● 工作温度：-40℃—+55℃
● 存储32m 字节
对流动站可存1465623 个读数
对基点站可存5373951 个读数
对梯度测量可存1240142 个读数
对步行磁测可存2686975 个读数
● 尺寸及重量：
主机223×69×240mm,重2.1kg
传感器170mm(长)×75mm(直径)， 图 3
重2.2kg
● 工作模式：
流动站：每3 秒－60 秒自动采样存储一次观测值以及时间和日期
基点站：观测值，时间，日期，每3 到60 秒读、存数据
遥控：可选择rs232 接口进行遥控测量
● 输入与输出：
rs232 接口数字输出或应用6 针防水插头（选项）作模拟输出
标准配置
gsm－19t 主机，gemlinkw 软件，内部可充电电池，充电器，探头和电
缆以及探头支杆，rs232 电缆，运输箱，中文操作手册。
保修期：两年，终身服务。
图2 gsm-19t在野外施工，
连续working工作模式
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4．gsm－19t 质子旋进磁力仪系列
● gsm－19t 标准质子旋进磁力仪
● gsm－19tw 标准质子步行磁力仪，一边行走一边
读数，最后输出行走路线图及其磁场值
● gsm－19tv 标准质子磁力仪＋甚低频
● gsm－19tg 标准质子梯度仪
● gsm－19tgw 标准质子步行梯度仪
● gsm－19tgv 标准质子梯度仪＋甚低频
● gsm－19tgwv 标准质子步行梯度仪＋甚低频
三．gsm－19 高精度overhauser 磁力仪和梯度仪系列
图5 gsm 高精度overhauser 磁力仪
1．应用领域
overhauer 磁力仪是运用gem 公司的独特技术开发出来的高精度磁力仪，
它具有一系列独有的优点，已成为高精度的标准磁力仪观测系统，它主要应用于：
● 高精度矿产资源探测
● 含油、气盆地构造探测
● 工程和环境勘探
● 地下埋藏物和管线探测
● 地震和火山前兆观测
● 考古
● 对物质磁性的高精度测量
2．工作原理
当把特殊的含有不成对电子的液体与氢原子结合起来、并在射频（rf）磁场
的极化下便产生overhauser 效应。也即，不成对的电子将其自身的极化强度传
输给氢原子后，就产生了很强的进动信号这种进动信号对总磁场强度值具有很高
的灵敏度，并可用简单的方程式表达。于是通过测量进动信号，便可测出总磁场
强度。此种磁力仪称为overhause 磁力仪。
由于产生射频（rf）磁场所需的能量很小，并且其频段处于进动信号频率之
外，从而消除了测量噪声，所以overhauser 磁力仪功耗特别低，精度很高。
此外，射频磁化过程和进动信号的测量过程可以同步进行，因此观测效率高，
可以高速采样。
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3．overhauser 磁力仪探头
overhauser 磁力仪探头是专利性创新产品，它是电子学设计和量子磁力化
学的最佳结合。
在电子学方面，探头内含有反向串联的双拾取线圈，以压制环境噪声干扰，
例如大气噪声等。在量子磁力化学方面，探头内充填属于公司专利的溶有自由电
子的富氢液体，从而增加了在射频极化磁场作用下所产生的进动信号强度。
在材质方面探头尺寸很小，很轻又牢固。探头的所有材质都是经过仔细选择
的非磁性物，以最大的提高信噪比。探头方向性很小，在赤道附近也可对磁场进
行精确地测量，在野外测量时可以不必注意探头的放置方向。
4．overhauser 磁力仪主机
主机包括微型鍵盘，内置固化件的显
示界面，系统控制电路和数据存储以及数
据检索等。为了操作方便，显示界面具有
单色文本和实时剖面显示双重功能，并可
交互使用。可以通过gemlinkw 软件网页
对内置固化件中的软件进行升级，因此可
使你的磁力仪永远保持最高水平，而又不
必返回厂家升级。
图 6 overhauser 磁力仪探头
支杆和主机
5．overhauser 磁力仪主要优点
overhauser 磁力仪把高精度的数据采集，工作效率和高度稳定性有效地结合
在一起。它的观测精度与昂贵的铯光泵一致，但在稳定性和功耗方面具有独到的
优点：
● 高灵敏度、高分辨率和高观测精度
● 超级全方位传感器
● 测量之前无需预热，易于野外操作
● 数据存储达4m 字节，可扩展到32m 字节
● 可编程基点站
● 快速数据传输
● 置于磁力仪内的、集成式gps 用于定位测量（可选），
分辨率可达5 米或1 米
● 宽的温度范围（标准型从-40 到＋55 摄氏度；可选
型从-55 到60 摄氏度），可在极端的气候条件下使用
● 坚固可靠的设计。使用寿命长，适应性强
● 几乎无须保养，确保了更低的使用成本
● 从网站上更新软件
其他优点包括：绝对精度高、操作速度快（每秒多达5 个读数），能耗
非常低
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6．overhauser 磁力仪技术指标和配置
技术指标：
灵敏度：<0.015nt
分辨率：0.01nt
绝对精度： 0.1nt
动态范围：10000 到120000nt
梯度容限：>10000nt/m
采样率：步行overhauser：60+,5,3,2,1,0.5,0.2 秒
流动overhauser：3-10 秒
温飘：0.0025nt/℃（环境温度为
0 到-40℃情况下）；0.0018nt/°c
（环境温度为0 到+55°c 情况下）
工作温度：-40℃--+55℃
存储32m 字节，这意味着：
对流动观测有1465623 个读数
对基点站有5373951 个读数
对梯度测量有1240142 个读数
对walking map 模式有2686975 个读数
尺寸及重量：主机223×69×240mm，重2.1kg
探头175mm(长)×75mm（直径），重1.0kg
工作模式：流动站：每3 秒钟自动读取和存储一次观
测值，测点坐标值，以及时间和日期。
基点站：每3 到60 秒自动存储一次观测值，
时间和日期
遥控：可选择rs232 接口进行遥控测量
输入与输出：
rs232 接口数字输出或应用6 针防水插头（选项）
作模拟输出
标准配置
gsm-19 主机，gemlinkw 软件，内部可充电电池，充电器，探头和电缆
以及探头支杆，rs232 电缆运输箱，中文操作手册。
保修期 两年，终身服务。
7．高精度overhauser 磁力仪系列
● gsm－19 overhauser 标准磁力仪
● gsm－19w overhauser 步行磁力仪一边行走一边读数，最后输出行走
路线图及其磁场值
● gsm－19v overhauser 标准磁力仪＋甚低频
● gsm－19g overhauser 标准磁力梯度仪
● gsm－19gv overhauser 标准梯度仪＋甚低频
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● gsm－19wv overhauser 步行磁力仪＋甚低频
● gsm－19gw overhauser 步行磁力梯度仪
● gsm－19gwv overhauser 步行磁力梯度仪＋甚低频
● gsm－19gw4 overhauser 4 个探头overhauser 步行磁力梯度仪
四、gsmp35 钾光泵磁力仪
gsmp35 钾光泵磁力仪可用于寻找金属和稀有矿产、宝石和石油天然气等，它
采用目前最理想的技术，可以帮助您获得高质量的磁场和梯度数据，用于分析和
做出决策。
经过了十几年的发展，gem 研发出的gsmp35 光泵磁力仪，轻便、背式、易于
携带到山区。主要功能包括：输入、输出、导航、测量和采样等等。该系统也支
持gps——这对今天重视效率的勘探工程来说又是一个重要的能力。新型gsmp35
钾光泵磁力仪是迄今具有最高分辨率和绝对精度的磁力仪。
技术参数
灵敏度 0.0035 nt /√hz at 1 hz
分辨率 0.0001 nt
绝对精度 +/- 0.1 nt
动态范围 20,000 ～ 120,000 nt
梯度容差 30,000 nt/m
采样率 1 小时到20 hz
工作温度 -20°c～+55°c
量程最高可扩展至300,000 nt（可供选择）
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五.didd 三分量磁力仪
1. didd 测量原理
在overhause 探头上安装两个互相垂直的线圈，线圈悬挂在由皮青铜做成的
弹簧悬丝上。
其中一个线圈平面垂直全磁场矢量f，另一个线圈平面平行全磁场矢量f。
首先向垂直f 的线圈，即磁场倾角（i）线圈内，依次输入大小相等，方向
相反的偏置电流，这两个偏置电流所产生的偏转磁场由overhause 探头接收，并
记录下来，称之为ip 和im，同时也记录下来未加偏量电流时的全磁场f。
同样，在向平行f 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，这两个偏置电流所产生的偏转磁场由overhause 探头接收，
并记录下来，称为dp 和dm，同时也记录下来未加偏置电流时的全磁场f。
应用简单算法就可以确定全磁场f 的倾角（i）和偏角（d）的瞬时变化di
和dd。
如果我们知道观测地区的地磁场倾角（i）和磁场偏角（d），我们把di 和
dd 与它们相加便可知道该地区的地磁场倾角和地磁场偏角的瞬时变化。
2. didd 技术指标
● 灵敏度：0.01nt@5 秒
● 分辨率：0.01nt
● 绝对精度：0.2nt
● 动态范围：20000 到120000 nt
● 梯度容差＞10000 nt/m
● 工作温度：－40℃—+55℃
● 温度飘移： ＜0.1nt/℃
● 长时间漂移： ＜2nt/年
● 功耗：1.5w，12v 供电
● 采样率：
① 1.0 秒---5.0 秒
② 0.5 秒—2.5 秒
③ 0.2 秒—1.0 秒
● 测量范围：磁倾角i。≤±900，磁偏角d0≤1800
● 操作模式：自动或远程控制
● 尺寸和重量：223×69×240mm（主机）
直径250mm（探头）
3.didd 标准配置
gsm- 90 主机；didd 探头及电缆；didd 软件；12vdc 电瓶；rs-232 电缆；手册。
可选件：gps 给出精确的时间值。
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4. didd 的安装
● 实时接收d+，d-，i+，i-和f 的原始图像。
● 应用1 分钟高斯滤波器处理原始数据。
● 从处理后的数据计算△i，△d 和x,y,z。
进一步平均化或者深加工可以从存储的文件中操作：
● 在屏幕上显示原始数据的值并计算
● 显示全磁场 f，x,y,z 倾角和偏角的图表
gsm-19fd didd installation illustration
computer
with didd pc software
20m
50m
rs232
sensor with spherical
d and i coils
gsm-19fd didd installation illustration
outdoor indoor
cable
1 - bias
2 - signal
3-rf
5m gps cable
gps antenna -optional
(time synch only)
gsm -19fd console sends rtt
raw data for:
d+ field
d- field
i+ field
i- field
total (unbiased) field
rtt raw data is sent
@1,2,2.5,5sec intervals
depending on didd cycling
rate 0.2, 0.4,0.5 and 1sec
respectively.
each time sends string of 5
readings.
gsm-19fd
battery charger (supplied by gem)
220v
图 7 didd 安装图

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北京欧华联科技有限责任公司（胡井山）
胡井山
18611150253