武汉地探科技有限责任公司

§1.概述     

质子磁力仪属于众多磁力仪中的一个精度较高的分支，它即使对较弱磁性物的测量，如地球的磁场，仍能取得较高的分辨率和精度，所以即使对地球磁场的微弱的变化，也能够测知。它的工作原理是利用氢质子在磁场中的旋进现象进行测量的。在传感器中，充满了含氢的液体，这些氢质子在被仪器强制极化之前，处于无规律的排列状态。当人为对其加上一个极化信号后，质子将做旋进运动。极化信号消失后，质子的旋进将主要受到外界磁场的影响会逐渐消失，通过对受旋进影响的传号器中频率的测量，来测知外界磁场的大小。不断对这个动作进行循环，即可持续测量。

该仪器磁场测量精度为±1nT，分辨率高达0.1nT，完全符合原地矿部发布的《地面高精度磁测工作规程》要求。

§1.1.应用范围

■矿产勘查，如铁矿、铅锌矿、铜矿等 

■配合矿区勘探，研究矿体的埋深、产状和连续性，研究矿体的形状、大小，估计矿床规模 

■石油、天然气勘查，研究与油气有关的地质构造及大地构造等问题 

■普查、详查、地质填图 

■航空及海洋磁测的地面日变站 

■断层定位 

■考古 

■水文 

■工程勘查，如管线探测等 

■地震前兆监测，火山观测以及其它环境及灾害地质工作 

■小型铁磁物体的探测等 

§1.2.主要特点

■可进行地磁场总场测量及梯度测量（水平梯度或垂直梯度，需增配专用探头及探头架） 

■可外接GPS，存储测点坐标值

■可用于野外作业，也可用做基站测量 

■内置实时时钟，测量结果连同测量时刻一并存储，还能定时测量、存储 

■大屏幕显示，全中文界面，自动显示磁场强度曲线，操作简单 

■既可全量程自动调谐，也可人工调谐 

■轻便便携，整套系统使用背包背带，一人即可完成全部测量任务 

■具有USB、 RS-232C 二种计算机接口 

■专业地质软件可绘制等值线图、剖面图等 

■内存大，可存 24万个测点，带掉电保护功能。 

■硬质铝合金外壳，专用防水接头，可适用于恶劣环境，防震、防雨 

■信号质量适时监控，信号质量下降可及时发现以便采取措施补救 

§1.3.系统描述 

本质子磁力仪利用质子旋进的原理，来测量地球磁场的磁场总量绝对值。它可以利用以下两种模式进行工作。

1 、单点模式：只使用一个传感器进行工作，它检测传感器所在位置的地球磁场总量的绝对值。

2 、自动模式：自动模式只使用一个传感器工作，它可以使仪器在设定的时间开始，以固定间隔的时间重复自动测量。其中仪器开始工作的时间和间隔时间可以通过软件来设置。这个功能主要是用于日变修正。 

测量结果将会贮存在仪器的内存中，当关机或更换电池时，数据不会丢失。测量完毕回到室后，数据可以通过传输线下载至计算机中进行进一步处理。用软件可以将所测得数据进行日变修正，并可对修正后的数据进行进一步处理。文件为文本格式，用户可以使用其他软件进行处理，将测量结果绘出等值线图、剖面图等专业图，以供进一步分析使用，也可绘制出三维图使测量结果更加直观易读。

§1.4.技术指标 

测量范围： 25,000-80,000nT 

测量精度：±1nT  

分 辨 率： 0.1nT 

梯度范围： 5,000nT/m 

存贮数据： 245,760 个读数 

存贮时间： 10 年 

液晶显示：320×240 图型液晶

电脑接口： USB口,可直接作为U盘使用(WIN XP直接驱动)

          RS-232C 串口（300-119200 波特率可选） 

电源电压：内置可充电4AH锂电池 

主机尺寸： 232 x 100 x 145mm

传 感 器：直径 70mm ，长 140mm

主机重量：包括电池 1.9 公斤 

传 感 器： 0.8公斤

温度范围： -10 ℃到 +50 ℃ 

§2.仪器组成

PM-2质子磁力仪由四部分组成，分别为主机、传感器、探杆、测量线。下面分别介绍。

1、主机为带有显示、键盘及插座的长方铝合金箱，在主机的左边中部有一4芯插座为传感器信号输入插座。在主机面板右上方有一充电、USB及GPS接口9芯插座,仪器面板左边为液晶显示屏，在靠近屏幕右边处有五个黄色的按键，上面没有印字，这五个按键为功能键，操作时的功能为屏幕显示按钮中所标注的功能。

图2-1为传感器(探头)接口

 

 

 

 

 

 

图2-1

 

 

 

 

 

图2-2 仪器面板图

在面板上有红色电源开关键，按一下即可开机，再按一下为关。面板右下部分为键盘区有12个键，包括0～9数字及取消及确定键。如上图所示。

§3.仪器液晶屏幕上显示的主界面说明

   

图3-1

图3-1中各个显示部分说明如下

【标题栏】显示当前已经测量并保存的数据个数。

【数据列表区】显示最后保存的7条测量记录。格式如下

 

 

 

【测量值显示区】显示点号、测量值、异常值(测量值-减去基点的差值)。

 

 

 

【曲线显示区】用保存的数据画曲线，实时显示曲线以便更好的了解异常。

【基点数值】显示当前的基点值， Ymin为曲线显示的最小值边界，Ymax为曲线显示的最大值边界，调整Ymin及Ymax的数值可使曲线的某段显示更为明显，在主界面状态下按【选项键】可以输入基点、Ymin、Ymax的值。

【时钟】显示仪器内部时钟，包括小时、分钟、秒。

【电池电量指示】显示电池电量，分为四格。如果电池电量图标为空芯，一定要马上为电池充电。

【菜单区】为快捷功能按钮，一共有5个按钮显示，对应屏幕旁边的五个按键。

如果按对应按键则执行按钮所显示的功能。

§4.仪器面板说明

 

                        图4-1

图4-1为仪器面板示意图，左边为仪器的液晶显示屏，在显示屏右边有5个黄色未印字的按键，这5个按键为仪器的功能键，所代表功能为液晶显示屏显示的按钮中规定。仪器右边为键盘区，键盘区上部为红色电源开关，电源开关下部为两个指示灯，分别为电源指示灯(红色当仪器打开时亮)、工作状态灯(绿色，按键及测量时亮)。再下面为数字区有0～9数字键及【确定】【取消】键。

快捷键定义

【0】键在不输入数字时为测量键，在主界面下按【0】就执行测量操作。

【1】键为点号输入键，在主界面下按【1】将弹出点号输入对话框。

【5】键为基点及纵标设置键，在主界面下按【5】将弹出基点及纵标设置输入对话框。

【7】键为读取GPS坐标键，在主界面下按【7】将弹出GPS读取对话框。

仪器面板右上角为充电及传输接口，用于对仪器充电及读取GPS数据。GPS连接线为专用线，用于连接GARMIN 76（或72）型GPS，其他型号需定制。

§5.基本操作说明

参数输入界面显示见图5-1

 

 

 

 

 

 

 

                        图5-1

1、线号输入

在主界面下按【参数设置】按钮对应的按键进入参数设置界面，按照屏幕提示按【1】键即可输入测线编号。测线编号最多4位数，比如要输入220，则按【2】、【2】、【0】键后，按【确认】键即可输入，参数设置界面中测线编号一项中测线编号就会变为[0220]了，如果要保存参数一定要按【保存】按钮对应的按键，如果按【返回】按钮对应的按键则不保存。

2、点号输入

在主界面下按【参数设置】按钮对应的按键进入参数设置界面，按照屏幕提示按【2】键即可输入点号信息。点号编号最多4位数，比如要输入1080，则按【1】、【0】、【8】【0】键后按【确认】键即可输入，参数设置界面中点号一项就会变为[1080]了，如果要保存参数一定要按【保存】按钮对应的按键，如果按【返回】按钮对应的按键则不保存。

3、点号步长输入

在主界面下按【参数设置】按钮对应的按键进入参数设置界面，按照屏幕提示按【3】键即可输入点号步长。点号步长最多3位数，比如要输入100，则按【1】、【0】、【0】键后按【确认】键即可输入，参数设置界面中点号步长一项就会变为[100]了，如果要保存参数一定要按【保存】按钮对应的按键，如果按【返回】按钮对应的按键则不保存。

4、点号增减

在主界面下按【参数设置】按钮对应的按键进入参数设置界面，按照屏幕提示按【4】键一次，则屏幕显示的点号增减一项的显示就是会在【增加】【减少】之间变化，例如，显示为【增加】，按一下【4】键，那么显示就会变为【减少】，如果再按一下【4】键，则显示又会变为【增加】。

点号增减的作用：如果点号增减为【增加】时，那么当保存测量数据后，点号则加上【点号步长】的值。如果点号增减为【减少】时, 那么当保存测量数据后，点号则减去【点号步长】的值

例：当前点号为【120】、点号步长为【20】、点号增减为【增加】，那么在主菜单中测量完毕，按【保存】按钮后，则当前的点号将变为【140】。

例：当前点号为【120】、点号步长为【20】、点号增减为【减少】，那么在主菜单中测量完毕，按【保存】按钮后，则当前的点号将变为【100】。

5、谐振方式

在主界面下按【参数设置】按钮对应的按键进入参数设置界面，按照屏幕提示按【5】键一次，则屏幕显示的谐振方式一项的显示就是会在【手动】【自动】之间变化，例如，显示为【手动】按一下【5】键，那么显示就会变为【自动】，如果再按一下【5】键，则显示又会变为【手动】。

一般在正常测量时，谐振方式应设置为【自动】，在干扰大或梯度大时，可设置为【手动】，在做日变测量时也应设置为【手动】。

6、测量方式

在主界面下按【参数设置】按钮对应的按键进入参数设置界面，按照屏幕提示按【6】键一次，则屏幕显示的测量方式一项的显示就是会在【单点】【连续】之间变化，例如，显示为【单点】，按一下【6】键，那么显示就会变为【连续】，如果再按一下【6】键，则显示又会变为【单点】。

7、定时间隔

在主界面下按【参数设置】按钮对应的按键进入参数设置界面，按照屏幕提示按【7】键即可输入定时间隔值。定时间隔范围为5~50秒，比如要输入10，则按【1】、【0】键后按【确认】键即可输入，参数设置界面中点号步长一项就会变为[10]了，如果要保存参数一定要按【保存】按钮对应的按键，如果按【返回】按钮对应的按键则不保存。

8、信号质量

在主界面下按【参数设置】按钮对应的按键进入参数设置界面，按照屏幕提示按【8】键一次，则屏幕显示的信号质量一项的显示就是会在【不好】【中等】【很好】之间变化，例如，显示为【不好】按一下【8】键，那么显示就会变为【中等】，再按一下【8】键，则显示会变为【很好】, 如果再按一下【8】键，则显示又会变为【不好】。

正常测量时用【中等】就可以，如果作为日变站，那么就可以选取【很好】，如果干扰或梯度大，那么就应选择信号质量【不好】进行测量。

9、连接GPS 

在主界面下按【参数设置】按钮对应的按键进入参数设置界面，按照屏幕提示按【9】键一次，则屏幕显示的连接GPS一项就是会在【断开】【联机】之间变化，例如，显示为【断开】，按一下【9】键，那么显示就会变为【联机】，如果再按一下【9】键，则显示又会变为【断开】。

10、时钟设置 

在主界面下按【参数设置】按钮对应的按键进入参数设置界面，见图5-2。

 

 

 

 

 

 

 

图5-2

然后按【0】键,屏幕弹出时钟设置对话框，屏幕显示如下

 

 

 

 

 

 

图5-3

按【1】键为设置年份，屏幕弹出年份输入对话框如下

 

 

 

注意年份要输入4位，比如要输入2006年，应输入【2】【0】【0】【6】后按【确认】键。 

如上图显示，可以分别手工输入年、月、日、时、分、秒。

仪器也可以用GPS进行对时。在屏幕显示时钟设置对话框时，按【8】键屏幕将显示如下：

 

 

 

如果屏幕显示设置完毕，按任意键退出，就说明已经对好时钟了，这时按任意键就可返回上一层屏幕。如果屏幕显示GPS格式错误，那么就按照GPS说明书进行输出格式的设置，GPS“NMEA”输出设置为：XX.XXXX，（4 digits）, GPS卫星信息、航点/航线、GAEMIN Proprietary的复选框为空。

设置完时钟后就可以用【取消】返回参数设置界面。文件管理界面如图5-4。

 

 

 

 

图5-4

 

图5-4

在主界面下按【文件管理】按钮对应的按键，进入文件管理界面，文件管理可以对已保存的数据进行浏览、传输、清除等操作。

数据浏览

本仪器可保存15个文件，每个文件可以保存16384个记录。文件管理中列出已经储存的文件。可以用【↑】【↓】键进行选择，选中的文件可按【确认】键或【数据浏览】按钮进行数据浏览。

 

 

 

 

 

 

 

图5-5

数据浏览界面如上图，数据列表为每页7条，对应曲线上[]所对应部分,用【pgup】【pgdn】键进行数据浏览，数据列表前后翻页，标题栏[0010-0010]表示一共10页当前页为第10页。每页为7条数据。

纵标设置

纵标设置是为了更好的观察曲线形态而设定的,人为规定显示的最大值及最小值。

 

 

 

 

按数字键【1】屏幕变为如下

 

 

 

这时用数字键即可输入，比如当前地区的正常总场值为56800,则按数字键5、6、8、0、0后按【确认】键即可。屏幕则变为

 

 

 

 

也可进行纵标设置。按【2】可输入纵标最小值。按【3】可输入纵标最大值。根据测量的数据调整纵标范围，可使显示的曲线更清晰易读。

创建文件

  按创建文件按钮，将建立一个新文件，根据提示建立即可，本仪器最多可以建立15个文件。

清除数据

  按清除数据按钮，将清除仪器内保存的所有数据，清除后自动建立一个新文件。

数据传输 

把仪器所带的数据传输线先和仪器连接好，再把另一头插如PC的USB口，然后打开仪器电源，按此选项，PC机将发现一个以PM-2为卷标的移动存储器（即U盘）在windows【我的电脑】可以打开，数据文件名为FILE_1.TXT至FILE_15.TXT，把文件拷贝到你的计算机里就可以了。

注意：不要向仪器内拷贝数据。

§6.实际操作步骤实例

1、点测方式

按仪器面板上电源开关，电源指示灯（红色）亮，屏幕显示如图6-1。

 

 

 

 

 

 

图6-1                            图6-2

等几秒钟或按任意键则仪器进入主界面，如图6-2。主界面显示区域的说明在前面章节已经介绍。

测量前应查看仪器当前的谐振值也就是预置场值是否正确。查看方法为：按屏幕右侧显示的【预置场值】的按钮边所对应的黄色按键。如按下，则屏幕弹出一显示框如图6-3。

 

 

 

 

 

 

图6-3

如果预置值正确，则按键盘的【确认】返回，如果不正确就用数字键输入，比如当地的正常场为53670,那么就依次按键盘上的5、3、6、7、0，然后按【确认】键返回。输入中如有输入错误可用【取消】键退格，或按【确认】键以后重新输入。

检查完预置场值，就可以进行测量，按键盘上的【测量】键后，工作状态指示灯(绿色)亮4秒钟后，屏幕上的测量值显示区就会显示测量值了。

如果此测点测量的值比上一测量点值差距比较大，建议再测量一次，观察重复性。如果重复性好，再转到下一点进行测量。测量值显示区说明如下：

 

 

 

 

如果信号状态出现问号，说明质子旋进信号不稳定，在干扰强或场值梯度大的地方容易出现。如果数据重复性满足要求的话，出现问号也没问题。

如果要保存数据则按【保存】按钮所对应按键即可保存。如果测量值旁边出现问号，则不容许保存。不过如果当前标记为6（未知），则可保存数据。

此点测量完毕后，保存数据，就可到下一点进行测量了

在正常情况下，用仪器的自动谐振方式即可进行测量，不过在梯度大或干扰大的地区测量，就会出现问题，这时可改为手动谐振，并应把信号质量项改为【不好】，这样仪器会更好的读取正确的磁场值。

为了方便用户了解当前测量的情况，本仪器显示差值，即用当前点的测量值减去基点的值。比如当前测点的测量值为53678,基点值为54000,那么将在异常值显示的位置上显示[-322]。表示当前点的总场值比基点少322nT。

2、连续测量方式

   当仪器作为日变站时，应用连续测量方式。在参数设置中把【测量方式】设置为【连续】，把【谐振方式】设置为手动，【时间间隔】设置为所需的时间5～50秒可选，【信号质量】选为【很好】，按保存按钮，回到主菜单，按【测量】键若干次如果读数稳定，按【保存】按钮即可开始连续测量。如果要停止测量可按任意键。

注意：【预置场值】要设置好，信号质量才会好，读数重复性才会好。

经验:可先用单点测量，自动调谐方式测量若干次，读数稳定时的预置场值即为正确的预置场值。 

§7.仪器的故障排除与保养

仪器内电池组的检查及充电：

仪器使用前、后均应查看内部电池组电压是否大于16V，若不满足此要求，应及时对电池组充电。当仪器内电池电压低于13.6V时，为了保护电池组，仪器将自动关机。

注:给电池充电时，应先插上220V交流电，然后再把充电插头和仪器连接。

探头的检查及注意事项

仪器在使用前、后均应对仪器的探头进行例行检查，查看其是否漏油、探头接线柱与探头电缆连接是否牢固及接触是否良好、探头电缆与探头的4芯插头连接是否良好、有无短路或断路现象。若存在上述问题应及时与厂方联系并在厂方的指导下解决。

探头在测量过程中，放置的方向： 1、两接线柱在探头一侧，且两接线柱与地面垂直于同一条垂线上。2、以探头轴向方向正对地磁南、北极方向放置为最佳，此放置可获得高质量的旋进信号，其他方向的放置，信号质量次之。另外探头杆有1.5米、2米两种，对于地表干扰较大或磁异常较大的测量点，可选用2米长的探杆进行地磁测量，一般情况下采用1.5米长的探杆用于地磁测量。3、探头在使用过程中应尽量避免磕碰，以防漏油和内部短路、断路等事故发生。

如仪器在测量过程中磁场值读数重复性满足不了要求，故障判断及解决方法

1、探头在测量过程中，探头轴向方向正对地磁南、北极方向放置。

2、测量点附近是否有干扰源(供电系统的设施或用于生产或生活的活动场所)。

3、测量点是否为地质异常点，对矿体埋藏较浅的测量点，可采用加高探杆高度，并采用手动配谐方式，以该测量点以前读数较重复的测量点磁场值为参考以±1000nT、±2000nT、±3000nT……的方式键入预置场值(设置见前面介绍)，并反复测量寻找读数重复的测量值，在采取上述1、2、3解决办法后，磁场值读数仍不重复，按下一条(4)执行。

4、回到读数重复的测量点，并按该测量点预置参数测量该点，若读数重复则说明磁场值读数不重复的那个测量点磁梯度超限，极化产生的旋进信号衰减过快仪器无法正常读数，该测量点只能按地质异常点处理。若回到正常点仪器仍读数不重复，说明仪器工作不正常，应检查仪器的电池电压是否过低或连接线与探头和仪器是否连接正常。

 

 

附录A

文件格式如下

PM2 Proton Mag平台ometer Data                                 

标    题:                                                     

仪器编号:                                                     

人员编号:                                                     

测区编号:                                                     

A.线号_B.点号_C.日期_D.时间_E.场值_F.标记_G.纬度(x)_H.经度(y)

0100 0210 06-04-29 14:50:40 54495.5 0 000:00:00.00 00:00:00.00

0100 0220 06-04-29 14:50:45 54494.5 0 000:00:00.00 00:00:00.00

0100 0230 06-04-29 14:50:50 54493.9 0 000:00:00.00 00:00:00.00

0100 0250 06-04-29 14:51:00 54493.9 0 000:00:00.00 00:00:00.00

0100 0260 06-04-29 14:51:05 54492.6 0 000:00:00.00 00:00:00.00

0100 0270 06-04-29 14:51:10 54493.4 0 000:00:00.00 00:00:00.00

 

一共8列分别为

A.线号，B.点号，C.日期，D.时间，E.场值，F.标记，G.纬度(x)，H.经度(y)

纬度、经度一项如不接GPS为00:00:00.00。

格式为文本格式，后缀为TXT，可用记事本等软件打开。

 

附录B

坐标转换

仪器坐标保存为WGS-84的纬度经度值是大地坐标。国内的地形图大多用的为北京—54平面坐标，所以需要转换。

可用【坐标转换 4.0软件进行转换】,用7参数法，高斯投影。具体参数测量人员可咨询。这里只讲操作。

启动软件后,在坐标转换菜单里，投影设置里输入中央子午线，七参数设置里输入参数后，按照屏幕所显示的设置

弹出

 

 

 

 

 

 

按确定按钮后，显示如下界面，

 

 

 

 

 

 

点击浏览按钮选择要转换的PM-2文件，文件将加入到左边的列表框中，加入文件完毕后，点击[=>]按钮，将弹出一确定对话框，确定屏幕右边的输出文件框中将列出输出文件列表。

输出文件的纬度、经度列将转换为北京—54平面坐标值。

下面为转换前后的情况

A.线号_B.点号_C.日期_D.时间_E.场值_F.标记_G. 纬度(x)__H.经度(y) 

0100 0308 06-04-26 16:35:48 54569.2 0 39:31:35.56 116:40:57.87

0100 0309 06-04-26 16:36:02 54572.1 0 39:31:35.65 116:40:57.87

 

 

 

 

 

 

 

A.线号_B.点号_C.日期_D.时间_E.场值_F.标记_G. 纬度(x)__H.经度(y) 

0100 0308 06-04-26 16:35:48 54569.2 0 4377052.694728 472666.960690 

0100 0309 06-04-26 16:36:02 54572.1 0 4377055.470375 472666.970471

附录C

日变改正软件说明

运行光盘中SETUP目录中的SETUP.EXE安装程序，安装完毕后，启动程序。屏幕显示如下：

 

 

 

 

 

 

用文件菜单中【打开日变数据】打开日变数据后，屏幕显示如下

 

 

 

 

 

 

 

依次按屏幕上的[【突变点剔除】、【平滑处理】【显示日变曲线】即可。完成日变数据的处理。异常判断值为日变数据突变剔除的阀值，如相邻数据之差大于此值，即剔除此值。【平滑处理】用来消除仪器噪声带来的影响，提高改正经度。

 

 

 

 

 

 

用文件菜单中【打开日变数据】打开日变数据后，屏幕显示如下

 

 

 

 

 

 

 

在磁场基值处输入早基数值，然后点击【日变改正】后数据表中即可显示改正值。如图所示

 

 

 

 

 

 

保存改正后的数据的方法：在网点数据表中双击右键，程序将弹出一程序，选菜单中FILE  à WRITE

 

 

 

 

 

 

 

选择保存类型为Excel 5格式保存，文件即可用EXECL打开或GRAPHER和SURFER等软件打开并处理。

附录D

液晶对比度调节

本仪器采用液晶作为显示器，当使用温度过低或过高显示器将变浅或发黑，这时应调整仪器对比度调整电位器。此电位器在仪器内部。把仪器四角的固定螺丝拿下。拿出机芯，注意机芯和外壳之间的连线是固定的，电位器在仪器机芯的右侧，如图所示:

 

 

 

 

 

 

 

附录E

GPS传输格式设置

第一步 进入接口设置           第二步 把格式设置为 NMEA

 

 

 

 

 

 

 

第三步 在如上图显示时按GPS的【MENU】键，GPS显示如下图

 

 

 

 

 

 

 

第四步 用方向键选择NMEA输出设置，GPS显示如下图，然后按E平台R键

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第五步 用选择输出精度为4位

 

 

 

 

 

 

 

第六步 把屏幕下方的输出语句设置的三项前的对勾全部去掉。方法为用方向键选中后按【ENTER】键。显示如下图：

 

 

 

 

 

 

 

 

七步 下图为设置好的屏幕显示下图：