铁磁材料仪器灵敏度怎么看

『壹』 如何测量磁力仪的灵敏度

为确保野外所采集的磁测资料完整可靠，需要在野外工作中的不同阶段完成下列任务。

(一)仪器的检测及其技术要求

在野外磁测总精度确定以后，磁测的各个环节都要达到一定的精度要求，才能确保总精度的实现。其中，磁力仪的精度是否能达到要求，必须在施工前经检查测试确定。观测均方误差是操作质量、点位误差、探头高度误差、日变改正误差等各种误差的综合反映，它是评价高精度磁测质量的主要指标。因此在正式进行野外作业之前，必须对投入生产的所有磁力仪应进行噪声水平测定、观测误差测定、一致性试验、系统误差测定。

1.噪声水平测定(静态试验)

使用磁力仪进行地面高精度磁测时，开工前必须测定仪器的噪声水平。当有三台以上的磁力仪同时工作时，可选择一处磁场平稳且不受人文干扰影响的地段，将所有仪器的探头置于此区，并使各仪器探头之间的距离相距在20m以上，然后使这些仪器同时进行日变观测，在日变平稳时段进行秒级同步观测，以循环工作方式采集数据，循环时间为2s，读数时间间隔为15s，取100个以上的观测值按照式(2-4-1)计算每台仪器的噪声均方根值S:

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式中:S为仪器的噪声水平(nT);x_i为i时刻观测值(nT); 为i时刻的滑动平均值(nT);N为参与计算的数据个数。

当仪器不足三台时，可用单台仪器在上述磁场平稳地段作日变连续观测百余次。若读数间隔为5～10s时，则用式(2-4-2)对观测数据进行圆滑:

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然后按照式(2-4-1)计算仪器的噪声均方根值S。

仪器的整体噪声水平用式(2-4-3)计算:

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式中:S'为整体噪声水平(nT);Δx_i，j为第j台仪器第i时刻观测值x_i，，j与其起始观测值x_0，j之差(nT); 为Δx_i，j的平均值(nT);M为仪器台数;N为仪器观测值个数减1。

每台仪器的噪声均方根值S及仪器的整体噪声水平S'应小于所要求的纳特值，否则要查明原因。是由于仪器本身造成的，则要更换仪器，重新测定;是因操作失误或由磁性干扰体引起的，则要另选场地，重新测定。

2.观测误差测定(动态试验)

在无人文干扰且磁场平缓(10～20nT)的地方，建立一条观测路线，设观测点50个以上。参与生产的各台仪器在这些点上作往返观测，观测值经日变校正后，根据式(2-4-4)计算各台仪器的观测均方根误差:

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式中:ε_观为仪器观测均方根误差(nT);δ_p为第p点上前后两次观测值之差(nT);N为

观测点数。

3.仪器一致性测定

同一工区使用两台以上(含两台)仪器时，需进行仪器一致性测定，检测方法如下:(1)选择浅层干扰较小且无人文干扰场影响的地区，在测线上布置50～100个点(点距大于10m，最好与实际工作点距大致相当)做好标记，要求穿过10～200nT的弱磁

异常变化区;

(2)在早晨或晚上日变较小的情况下进行观测;(3)使参加野外观测的所有仪器严格按操作步骤在所确定的点上进行往返观测，在

观测中应尽可能保持点位一致、仪器高度相同，避免一切人为干扰;

(4)将观测值进行混合改正后，计算出各测点相对某固定点的差值;(5)仪器一致性用总观测均方根误差衡量，用式(2-4-5)计算出每台仪器的均方误差(单台一致性)，用式(2-4-6)计算出多台仪器的总的均方误差(多台一致性)，即

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式中:n为观测点数;m为单台仪器往返总的观测次数，这里m=2n; 为第i点上多台仪器往返观测的平均值。

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式中:k为某一观测点上，所有仪器，往返的总的观测次数;n，ΔT_i意义同上。

多台仪器的均方差应小于设计磁测总观测均方误差的1/2，否则应对仪器进行检修或剔除，以保证磁测质量。

仪器的一致性不仅反映出仪器与仪器之间的偏差，同时也反映出探头与探头之间是否一致。当一致性均方误差小于仪器的均方误差的1/2倍时，可以不做探头一致性测试和主机的一致性测试;当一致性均方差大于仪器的均方误差2/3倍时，则要对探头一致性和仪器主机一致性分别测试，以便确定是何原因造成的误差过大。具体做法是:探头一致性只用一台仪器在同点位做总场观测，采集15个以上数据后，换上另一探头再重复观测，直至所有探头测试完毕。对观测值进行日变改正，然后列表分析各探头观测值与平均值的偏差。仪器主机的一致性测试则是采用探头不变而更换主机的方式做同样的观测，其结果仍需经过日变改正后列表分析。

对仪器性能进行测定后，在性能符合野外生产的仪器中选择一个性能最好的进行日变观测，其他的进行野外生产，对性能不符合生产的仪器查明原因，进行修复。

4.仪器系统误差测定

在远离干扰的正常场上以20～100m的点距设置30～50个点，仪器依次在这些点上作观测，观测时保持探头的极地方位、轴线方位、高度及操作员所站位置相同。根据日变校正后的观测结果绘制仪器误差曲线。仪器的系统误差限差为小于等于1nT，不满足要求的仪器应作系统误差改正。采用式(2-4-7)计算各台仪器的系统误差:

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式中:δ_T为各仪器系统误差(nT);N为测点数;V_p为某仪器在p点的观测值与所有仪器在该点观测值的平均值之差(nT)。

(二)基点、基点网、日变站的设立与观测

与重力测量一样，开展任何磁测工作都要先建立基点，基点可分为总基点、基点和分基点。基点的作用、选择(参见磁日变站选择)及基点网的联测、平差也与重力测量相同，这里不再赘述。

高精度磁测必须设立日变观测站，观测地磁场的日变化和短周期的地磁扰动，以便消除它们对野外磁测的影响(日变改正)，这是保证磁测精度的一项重要措施。使用质子磁力仪测定地磁场总强度，无需用基点网进行地磁场传递和基点网联测，但须消除日变影响，求出各基点、测点之间的真正差值。因此日变站担负着基点的作用，并通过日变改正把测区的观测值归一化到同一时间。

日变和短周期地磁扰动随纬度而变化，一个日变站的有效控制范围与磁测精度有关。通常在半径50～100km范围之内，高精度磁测日变站最大有效控制范围以半径小于25～30km为宜。

1.日变站的设立

由于基点兼有日变站的作用，因此基点确定后，日变站也将随之确定。日变观测站地址的选择和建立应符合下列条件:①地基稳固，周围地形平坦，利于标志保存的地方;②设于平稳磁场内，探头在半径2m及高差0.5m范围内磁场变化不超过设计总均方根误差的1/2，可通过做“十字”剖面的方式来确定是否在异常区;③无人文干扰(如建筑物、工厂、汽车等)附近无人文干扰磁场(包括远离电台)，无磁性干扰源，并远离建筑物和铁路、厂房、高压线等工业设施，并在探头周围设置防护围栏，以防人畜干扰;④在驻地附近，交通方便，便于测定坐标及高程值。

2.日变站基本场值的求取与联测

至少连续观测三日(18时～6时进行，读数时间间隔取为1min)，选取夜间平稳时段(20时～6时)磁场值的算术平均值作为该日变站的基本磁场值。全区所有测点的总场值都归一到总基点上。日变站的基本磁场值T'₀一经选定不应变动。基点磁场值计算公式为

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式中:T'₀为日变站基本磁场值(nT);N为数据个数;T'_i为第i时刻日变站的观测值(nT)。

3.日变观测

选择同型号仪器中性能最好的仪器或比普通点磁测所用仪器精度更高的另一型号仪器作为日变观测仪器;设置仪器为自动循环模式，采样间隔一般为5～20s(CZM-2，CZM-3型质子磁力仪读数的时间间隔根据实际需要确定);每日开工前所有生产仪器要校对时间，达到秒级同步;每天日变观测时间应充分覆盖野外观测时间，即日变站的观测开始时刻要早于出工的第一台仪器，而结束时刻要晚于收工的最后一台仪器;日变观测仪器要防止雨淋、暴晒，安排专人看管。

日变观测所用的磁力仪的精度应与相同或更高，如野外磁测使用CZM-2型质子磁力仪，则日变观测使用CZM-3型质子测力仪或MP-4质子磁力仪。

(三)野外观测方法技术

目前我校地面磁测使用的仪器主要有四种:北京地质仪器厂生产的CZM-2、CZM-3型质子磁力仪;加拿大先达利公司(scitrex)生产的MP-4型质子磁力仪和ENVI型质子磁力仪。它们的原理相同，都是测地磁总场强度的仪器。其中后两种包括较先进的磁力/磁梯度测量方式，其原理、性能及操作方法见附录五。

1.普通测点的野外磁测

在野外磁测的各项准备工作(包括测网敷设，仪器的检查调节，仪器的一致性测定，基点、基点网建立联测，日变站的建立等)就绪后，就可以开始野外磁测(测点观测)。每个班组每个工作日的磁测都开始于基点，结束于基点。每个班组在基点观测以前都要与日变站核对手表(以日变站的表为准)，每4h左右在基点上观测一次，观测时点位要准。在磁测中，按所使用的CZM-2、CZM-3质子磁力仪或MP-4、ENVI质子磁力仪的操作方法步骤进行观测，同时，每一个点都要记录点线号、时间和读数等。野外磁测中要做到:

(1)观测时观测人员经过严格去磁，严禁携带任何磁性物体。测点读数次数均多于两次，任意两次读数差均小于1nT。

(2)探头距仪器主体的距离，探头长轴的方位，严格按照测量前的收讯号试验及操作方法规定执行。在整个工作期间，探头的高度均保持一致。

(3)观测时保持点位正确。当测点靠近公路，建筑物，高压线或其他人为影响时，尽量避开，在记录中给以注明。在陡崖附近或地形起伏较大时还要注意旁侧的影响。

(4)在异常区应适当进行加点观测。

(5)由于野外观测地质情况复杂，有些测点不能进行测量，应作一平移或舍掉测点，舍掉测点应在记录中注明舍掉原因。

(6)质量检查应采用“一同三不同”的检查法，质检点均匀分布于全区，质检均方差应满足设计要求。

2.精测剖面的工作方法

在面积性磁测之后，我们已掌握了测区内的磁异常特征。为更精细测定某磁异常，以便对该异常作定量解释，我们要求作精测剖面测量。精测剖面的观测方法与野外普通观测相同，只是观测精度要求更高些。

(1)精测剖面的布置

1)精测剖面要垂直于异常的走向;

2)测地工作要精确，测点位置及其高程要准确;

3)剖面两侧应观测到正常场;

4)要尽可能精细地测出异常，为此异常地段的测点要密些，正常场处测点可稀些。

(2)精测剖面的磁测

在精测剖面上应选用性能好和精度高的ENVI型质子磁力仪或MP-4型质子磁力仪，进行总强度磁异常ΔT要素的观测。

(3)精测剖面的图示方法

精测剖面应绘制地形、地质、磁异常综合剖面图。

『贰』 大学物理实验;铁磁材料的磁滞回线,数据,图象

铁磁材料的磁滞回线和
基本磁化曲线

【实验目的】
1．认识铁磁物质的磁化规律，比较两种典型的铁磁物质的动态磁化特性。
2．测定样品的基本磁化曲线，作H － 曲线。
3．测定样品的Hc、Br、Bm和（Hm•Bm）等参数。
4．测绘样品的磁滞回线。
【实验原理】
1．起始磁化曲线和磁滞回线
铁磁物质是一种性能特异，用途广泛的材料。铁、钴、镍及其众多合金以及含铁的氧化物（铁氧体）均属铁磁物质。其特征是在外磁场作用下能被强烈磁化，故磁导率 很高。另一特征是磁滞，即磁化场作用停止后，铁磁质仍保留磁化状态，图2-1为铁磁物质的磁感应强度B与磁化场强度H之间的关系曲线。

图2-1 铁磁质起始磁化曲线和磁滞回线 图2-2 同一铁磁材料的一簇磁滞回线

图中的原点O表示磁化之前铁磁物质处于磁中性状态，即B=H=0，当磁场H从零开始增加时，磁感应强度B随之缓慢上升，如线段Oa所示，继之B随H迅速增长，如ab所示，其后B的增长又趋缓慢，并当 H增至Hm时，B到达饱和值Bm，Oabs称为起始磁化曲线。图2-1表明，当磁场从Hm逐渐减小至零，磁感应强度B并不沿起始磁化曲线恢复到“O”点，而是沿另一条新的曲线SR下降，比较线段OS和SR可知，H减少B相应也减小，但B的变化滞后于H的变化，这现象称为磁滞，磁滞的明显特征是当H=0时，B不为零，而保留剩磁Br。
当磁场反向从0逐渐变至－Hc时，磁感应强度B消失，说明要消除剩磁，必须施加反向磁场，Hc称为矫顽力，它的大小反映铁磁材料保持剩磁状态的能力，线段RD称为退磁曲线。
图2-1还表示，当磁场按Hm→0→－Hc→-Hm→0→Hc→Hm次序变化，相应的磁感应强度B则沿闭合曲线SRDS’R’D’S变化，这闭合曲线称为磁滞回线。所以，当铁磁材料处于交变磁场中时（如变压器中的铁心），将沿磁滞回线反复被磁化→去磁→反向磁化→反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种损耗称为磁滞损耗，可以证明，磁滞损耗与磁滞回线所围面积成正比。
2．基本磁化曲线
应该说明，当初始态为H=B=0的铁磁材料，在交变磁场强度由弱到强依次进行磁化，可以得到面积由小到大向外扩张的一簇磁滞回线，如图2-2所示，这些磁滞回线顶点A1、A2、A3、…的连线为铁磁材料的基本磁化曲线，由此可近似确定其磁导率 ，因B与H非线性，故铁磁材料的 不是常数而是随H而变化（如图2-3所示）。铁磁材料的相对磁导率可高达数千乃至数万，这一特点是它用途广泛的主要原因之一。

图2-3 铁磁材料μ与H关系曲线 图2-4 不同铁磁材料的磁滞回线

可以说磁化曲线和磁滞回线是铁磁材料分类和选用的主要依据，图2-4为常见的两种典型的磁滞回线，其中软磁材料的磁滞回线狭长、矫顽力、剩磁和磁滞损耗均较小，是制造变压器、电机、和交流磁铁的主要材料。而硬磁材料的磁滞回线较宽，矫顽力大，剩磁强，可用来制造永磁体。
3．利用示波器观测磁滞回线的原理

图2-5 原理电路图

利用示波器观测磁滞回线的原理电路如图2-5所示。
待测样品为EI型矽钢片，其上均匀地绕以磁化线圈N及副线圈n。交流电压u加在磁化线圈上，线路中串联了一取样电阻R1。将R1两端的电压UH加到示波器的X输入端上（对DC4322B示波器为通道Ⅰ）。副线圈n与电阻R2和电容C串联成一回路。电容C两端的电压UB加到示波器的Y输入端上（对DC4322B示波器为通道Ⅱ）。下面我们来说明为什么这样的电路能够显示和测量磁滞回线。
⑴ UH（X输入）与磁场强度H成正比
设矩形样品的平均周长为l，磁化线圈的匝数为N，磁化电流为i1（注意这是交流电流的瞬时值），根据安培环路定律有Hl=Ni1，即i1=Hl/N。而UH=R1i1，所以可得
（2-1）
式中R1、l和N皆为常数，可见UH与H成正比。它表明示波器荧光屏上电子束水平偏转的大小与样品中的磁场强度成正比。
⑵ UB（Y输入）在一定条件下与磁感强度B成正比
设样品的截面积为S，根据电磁感应定律，在匝数为n的副线圈中感应电动势应为
（2-2）
若副边回路中的电流为i2，且电容C上的电量为q，则应有
（2-3）
在上式中已考虑到副线圈匝数n较少，因而自感电动势可忽略不计。在选定线路参数时，有意将R2与C都选成足够大，使电容C上的电压降UB=q/C比起电阻上的电压降R2i2小到可以忽略不计。于是式（2-3）可以近似地改写成
（2-4）
将关系式 代入式（2-4）得
（2-5）
将上式与式（2-2）比较，不考虑其负号（在交流电中负号相当于相位差为±π）时应有

将等式两边对时间积分时，由于B和UB都是交变的，积分常数为0。整理后得
（2-6）
至此，可以看出，在磁化电流变化的一周期内，示波器的光点描绘出一条完整的磁滞回线。以后每个周期都重复此过程，结果在示波器的荧光屏上看到一稳定的磁滞回线图形。
如将UH和UB加到测试仪的信号输入端可测定样品的饱和磁感应强度Bm、剩磁Br、矫顽力HC、磁滞损耗（BH）以及磁导率 等参数。

图2-6 实际测量中的示意线路图

实际测量中的示意线路如图2-6所示。为了使R1上的电压降UH与流过的电流i1二者的瞬时值成正比（相位相同），R1必须是无感或电感极小的电阻。其次为了操作安全和调节方便，在线路中采用了一个隔离降压变压器B，以避免后面的电路元件与220 V市电直接相连。调压变压器用来调节输入电压u以控制磁化电流i1的大小。
【实验仪器】
TH－MHC型磁滞回线实验仪与磁滞回线测试仪、示波器。
【实验内容及步骤】
1．电路连接：选样品1按图2-9在实验仪上所给的电路图连接线路，并令R1=2.5Ω，“U选择”置于0位。UH和UB（即U1和U2）分别接示波器的“X输入”和“Y输入”，“插孔⊥”为公共端。
2．样器退磁：开启实验仪电源，对试样进行退磁，即顺时针方向转动“U选择”旋钮，令U从0增至3V，然后逆时针方向转动旋钮，将U从最大值降为0，其目的是消除剩磁，确保样品处于磁中性状态，即B=H=0，如图2-7所示。
3．观察磁滞回线：开启示波器电源，令光点位于坐标网格中心，令U=1.5V，并分别调节示波器x和y轴的灵敏度，使显示屏上出现图形大小合适的磁滞回线（若图形顶部出现编织状的小环，如图2-8所示，这时可降低励磁电压U予以消除）。

图2-7 退磁示意图 图2-8 UH和B的相位差等因素引起的畸变

4．观察基本磁化曲线，按步骤2对样品进行退磁，从U=0开始，逐档提高励磁电压，将在显示屏上得到面积由小到大一个套一个的一簇磁滞回线。这些磁滞回线顶点的连线就是样品的基本磁化曲线。
5．观察、比较样品1和样品2的磁化性能；判定两样品的软、硬磁性。（U=1.5 V或U=2.0 V，R1=2.5 Ω）
6．测绘H － 曲线：仔细阅读测试仪的使用说明（见参考资料），接通实验仪和测试仪之间的连线。开启电源，对样品进行退磁后，依次测定U=0.5，1.0……3.0V时的十组Hm和Bm值，作H － 曲线。
7．令U=1.5V，R1=2.5Ω测定样品1的Bm、Br、Hc和[BH]等参数。
8．取步骤7中的H和其相应的B值，用坐标纸绘制B—H曲线（如何取数？取多少组数据？自行考虑），并估算曲线所围面积。
【数据处理】
表2-1 基本磁化曲线与H － 曲线
U（V） Hm×103安/米 Bm×10特斯拉 =B/H亨利/米

0.5
1.0
1.2
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.0

表2-2 B－H曲线 U=1.5 V，R1=2.5Ω，Hc= Br= Hm= Bm= [BH]=
No H×103A/m B×10T No H×103A/m B×10/m No H×103A/m B×10A/m

【思考题】
1．铁磁物质的特点是什么？
2．什么是硬磁材料与软磁材料？
3．如何确定磁导率？如何判断铁磁材料的磁滞损耗的大小？
4．实验中如何对材料进行退磁使材料处于磁中性状态？

『叁』 灵敏度单位是什么意思

1、dB是施加于耳机上1mW的电功率时，耳机所产生的耦合于仿真耳(假人头)中的声压级，1mW的功率是以频率1000Hz时耳机的标准阻抗为依据计算的。

2、mv是指每1g电压的变化。当传感器的输人量为稳定状态的信号或变化极其缓慢的信号时，可用静态参数来描述和表征传感器的静态特性。

3、dB/Vrms，即1Vrms电压施于耳机时所产生的声压级。

(3)铁磁材料仪器灵敏度怎么看扩展阅读

1、灵敏度指示器的相对于被测量变化的位移率，灵敏度是衡量物理仪器的一个标志，特别是电学仪器注重仪器灵敏度的提高。通过灵敏度的研究可加深对仪表的构造和原理的理解。

2、灵敏电流计的结构：

（1）磁场部分：由永久磁铁产生的辐向磁场。

（2）偏转部分：线圈可以在磁场内转动，它的上下端用金属丝（张丝）绷紧，张丝同时作为线圈两端的电流引线。

（3）读数部分：采用光标作“指针”代替普通电表的金属指针，相当于加长了指针的长度，进一步提高了电流计的灵敏度。

『肆』 磁测仪器和磁法勘探野外工作方法

（一）磁力仪

磁力仪的种类很多，大致可分为两大类，即机械式磁力仪和电磁式磁力仪。

由于磁法勘探早期主要以勘探磁性较强的固体矿产为主，使用的仪器主要为机械式磁力仪（又称磁秤）。机械式磁力仪可分为刃口式和悬丝式两种，而每种又可分为垂直磁力仪（测量磁场强度垂直分量）和水平磁力仪（测量水平分量）。仪器的灵敏度一般为n×10nT，主要用于地面磁测。随着磁法勘探研究的深度和空间范围的不断扩展，近年来已经向地壳深部与向微磁、弱磁性的地质对象勘探转变，不仅在油气藏、地热、煤田等弱磁性领域扩大磁法的应用，而且在考古、环境污染、灾害预测等方面也有应用。这就要求磁测仪器具有较高的灵敏度，所以磁测仪器加速了发展速度，第一代磁力仪利用永久磁铁或感应线圈，如机械式磁力仪；第二代磁力仪应用高导磁性材料或原子、核子的特性以及复杂的电子线路，如质子磁力仪和光泵磁力仪；第三代磁力仪为利用低温量子效应制成的超导磁力仪。同时，磁性参数的综合利用方法，也从研究单一磁导参量和磁性参数向三分量、磁梯度和磁各向异性等多种磁性参数综合研究与利用方向发展。

在我国，继质子旋进式磁力仪问世以来，又相继出现了光泵式、感应式、低温超导式和高温超导式磁力仪。随着电子技术和计算机技术的飞速发展，促进了地球物理仪器的更新换代，弱磁测量仪器的灵敏度不断提高（n×10nT，1nT，0.1nT，0.001nT，10^-6nT）。高精度的弱磁测量可以带来新的地质信息，取得新的地质效果，促进磁法研究向深层次发展。

电磁式（高灵敏度）磁力仪主要包括磁通门磁力仪、质子旋进磁力仪、光泵磁力仪、感应类磁力仪和超导类磁力仪等。这些高灵敏度磁测量仪器由于其工作范围较宽（动态范围大），除可用于微弱磁信号的检测，如航空磁测、海洋磁测和井中磁测外，还可用于对磁测精度要求不高的地面磁法勘探中。下面介绍几种电磁式（高灵敏度）磁力仪。

1.质子磁力仪

质子旋进又称核子旋进（核旋）、核子（质子）自由旋进。这种磁力仪是核磁共振现象的理论和实验研究所取得的成果在地学仪器中的成功应用。其工作原理是：测磁探头内注有煤油、水、酒精、苯等富含氢原子的溶液，在强磁场的作用下，氢原子核，即质子的磁矩出现顺磁性，呈现宏观磁矩，在强磁场方向下做走向排列，这称为样品的极化。磁场越强，作用时间越长，极化作用越大。垂直地磁场的磁化场停止后，宏观磁矩绕地磁场总强度T做拉莫尔旋进，旋进频率和地磁场T的关系经过换算为

T=23.4872f（nT）

旋进讯号频率f和T成正比，T越大，讯号越强。目前质子磁力仪的测程一般是20000～100000nT。20000nT以下的讯号太弱，测量困难。

目前质子旋进磁力仪的灵敏度约为0.1nT。

2.光泵磁力仪

光泵磁力仪是一种高灵敏度和高精度的磁测设备，它是以元素的原子能级在磁场中产生蔡曼分裂为基础，再加上光泵技术和磁共振技术而制成。

现在以氦（He⁴）光泵磁力仪为例说明其原理。所谓光泵作用，是用氦灯照射气压较低的氦（He⁴）吸收室，产生亚稳态正氦的原子，这里原子都存在磁矩，光泵作用的结果是使原子的磁矩达到定向排列。

对于氦光泵磁力仪而言，磁矩和外磁场F的磁共振频率，有如下关系：

F=0.03568426f₀（nT）

显然，f₀的频率比核旋的频率高得多。

光泵磁力仪的灵敏度可达0.01nT。

3.磁通门磁力仪

早期最原始的磁通门磁力仪，是激励线围绕在最里面，外面绕讯号线圈，反馈线圈为单片坡莫合金。这种探头的缺点是基波分量大，所以，后来变成双片的。这种探头，激励线圈顺接，讯号线围绕在外面。所以，没有外磁场存在时，两边的基波分量是抵消的，这就突出了二次谐波分量。必须记住，磁通门只有激励到饱和，才有讯号，讯号和磁场成比例。这种双片的典型探头，现在还在使用。

探头后来发展成闭合磁路，就是现在磁通门探头用的。最新研制的磁通门探头如图4-2所示。探头只有一组线圈，激励从两端加入，中心抽头既是讯号，又是反馈。所以，这一组线圈起到激励、讯号、反馈三种作用。如果两边的圈数相等，电感相等，分布电容相等，两边的干扰（包括基波分量）可以抵消。所以这种探头灵敏度虽低（2～4μV/nT），但非常稳定，1.8cm的探头，当激励频率为0.1～10Hz，噪声水平在1nT值。若用方波或正弦波激励，噪声水平还可以降低一些。用这种探头做成的磁力梯度仪，已经成功。

图4-2 磁通门探头

磁通门磁力仪的灵敏率为0.2nT。

4.超导量子磁力仪

超导磁力仪是现代磁力仪中灵敏度最高的仪器。它是以磁通量子为基准的磁力仪，Φ₀称为磁通量量子。有

Φ₀=h/2e=2.07×10^-15（Wb）=2.07×10^-2（nT·cm²）（4-7）

上式中：e为电子电荷量；h为普朗克常数；Φ₀只能取整数。磁通的分辨率高达10^-4Φ₀。

利用超导电性技术、超导量子干涉器件SQUID制成的磁力仪，灵敏度可高达10^-6nT，是对零磁测量的最好手段。可以测定心磁、脑磁、神经磁，是生物磁测的有力武器。超导磁力仪的量程也宽，可到几个特斯拉。另一特点是响应频率高，可从零到几十兆赫，所以，可测电磁波的磁分量，在地球物理学中，利用这种特性可制成航空磁梯度仪，可用于大地电磁法和磁测深中。在岩石磁学和古地磁学中，可以测定磁性十分微弱的岩石标本，分辨率为5×10^-8电磁单位。这种仪器的探头，需要液氦的低温条件，因此费用昂贵。

20世纪末，高温超导弱磁测量也得以开展。高温超导量子干涉器HTcrf·SQUID测弱磁技术已经达到了170fT的水平。超导磁力仪的灵敏度可达0.1pT。

5.磁性测定仪器

磁性测定有剩磁和感磁。测定剩磁的仪器现在主要是磁通门磁力仪，美国的DSM-1数字旋转式磁力仪，英国的Mini-spin都属于磁通门磁力仪。无定向磁力仪剩磁和感磁都能测。在这里，感磁主要是指磁化率。

磁化率测量仪由主机、电源及探头组成。野外探测器呈长杆形，装有振荡电路。振荡电路在长杆末端探头（传感器）的线圈里产生交变磁场，磁场强度较弱，不到100A/m。探头同时又接收处于磁场影响之内的物质返回的信息，而这一信息又是与物质的磁化率成比例的。信息以脉冲的形式传回主机，主机则显示其为磁化率值。主机可接上微机，进行数据处理。

野外测量的探头有两种类型：一种探头的传感器做成环形，直径近20cm，与探雷器相似，探测时需接触地面，有效探测深度约10cm；另一种探头的端部为尖形，直径1.5cm，必须与探测目标直接接触，或用钻头在表土上钻一小孔，把探头插入孔中测量。

想要测量地表以下更深一点地方介质的磁化率，就需使用另一种野外磁化率测量仪器，它是由发射器、接收器、电子仪器和控制系统组成的。发射器和接收器分别装在水平横杆的两端，它们的中间是电子仪器和控制系统。发射器发射的变化磁场（一次磁场）在地下介质中产生电流，而电流反过来又产生磁场（二次磁场），并为接收器所接收，由此可得磁场的虚、实分量。所谓某磁场分量的虚分量是指该分量与一次磁场相位相差90°时的那部分磁场的振幅，而与一次磁场同相的那部分磁场的振幅，称为实分量。所以前者又称为异相分量，后者又称为同相分量。这种仪器在低频（4kHz左右）工作时，测量实分量，可求得介质的磁化率；而在高频（40kHz左右）工作时，测量虚分量，可求得介质的电导率。横杆的长度可以变化，亦即改变发射器与接收器之间的距离，相应地也就改变了探测的深度。

（二）野外工作方法

1.测网的布置及野外观测方法

磁法勘探一般分为普查、详查和精测三种。野外测网密度主要取决于所探测的目标，由工作比例尺来决定。普查是用于了解区域构造地质特征，划分大的岩体或了解局部构造的位置、范围及产状等，一般采用1∶20万或1∶10万的比例尺布置测网。详查是用来了解构造形态及地质体的分布状况，一般采用1∶5万或1∶1万的比例尺进行工作。精测是为了具体查清某构造或地质体的产状及赋存情况等，一般采用1∶500或1∶5000的比例尺，测点距可加密到2m×5m。布置测网的原则是测线必须大致垂直构造走向和探测体长轴方向，对于近似等轴状探测体的勘探可采用方格网。密度要求一般要有2～3条测线，每条测线要有3～5个点通过异常。

磁测精度一般用均方误差来衡量，我国磁测工作采取三级精度标准：高精度，均方误差小于5nT；中精度，均方误差为6～15nT；低精度，均方误差可大于15nT。一个工区的磁测精度，通常都是通过系统重复观测确定的，在非异常区计算均方误差，异常区和磁场梯度大的地区采用平均相对误差。在水文、工程地质工作中，磁测精度要求一般应在中等精度以上。

磁测野外工作，由于磁力仪比较轻便，一般采用两人一个台组，在布置好的测网上逐点进行观测。在测区附近必须设立基点观测站，每天在出工和收工时要进行基点测量，其作用是将测区内的观测结果换算到统一的水平（校正）。另外，还应设立日变观测站，以便消除地磁场短周期扰动的影响。基点和日变观测站应选择在干扰噪音小的地方。

2.观测结果的整理

磁测取得的数据必须进行整理，以求出磁性体在各测点产生的磁异常值。在强磁区工作时，只要算出测点相对于基点的磁场增量就可以认为是测点的异常值。在弱磁区工作或精密磁测时，还要对计算的结果进行各种改正。一般改正的项目有：

1）日变改正，目的是消除地磁场日变对观测的影响。

2）温度改正，目的是消除因温度变化引起磁力仪性能改变而使读数受到的影响。

3）零点改正，目的是消除因仪器性能不稳所产生的零点漂移。

在磁测精度要求较低时，上述三项改正可一并考虑，采用“混合改正”，测区较大时，还要进行纬度改正。

由于高精度磁测仪器无零点漂移和温度的影响，故无须做温度改正和零点改正。考虑到环境及工程测量中所调查的范围不是太大，一般也不进行纬度改正。

最后将改正后的数据绘制成各种图件，如剖面图、剖面平面图、等值线平面图等，以供定性、定量解释时使用。

3.航空磁测工作方法简介

在航空磁测中，磁力仪装在飞机上，多测量ΔT值，仪器是连续自动记录的。飞行高度、测网密度依工作比例尺不同而定。飞行时首先按基线飞行，然后进入测线飞行。

测量结果要进行各项改正（日变、零点漂移、纬度、偏向、零线位置改正等），最后绘制成各种比例尺的ΔT剖面平面图和等值线平面图。