GSM-19T 是輕便的、高靈敏度的、可手持，拖帶和基站使用的磁力/梯度儀器。它主要應用 在：地球物理、土木技術、考古的勘探，地磁觀測站、火山和地震等的長期監測。 應用范圍 1) 礦產勘察，根據礦石中有用礦物質具有磁性或有磁性礦物與之共生的特點，進行 直接找礦，或根據礦體在成因 或空間上與某些磁性地質體構造有關的特點，進行間接找 礦。這些礦包括鐵礦、鉛鋅礦、銅礦等 。 2) 配合礦區勘探，研究礦體的埋深、產狀和連續性，研究礦體的形狀、大小，估計 礦床規模 、 石油、天然氣勘察，研究與油氣有關的地質構造及大地構造等問題 3) 地震前兆監測，火山觀測以及其它環境及災害地質工作 4) 配合基礎地質調查，進行地質填圖 5) 對鐵桶、鐵罐等鐵制品埋藏物定位 6) 探測與磁性相關的地質構造 7) 鐵制軍火偵測 8) 斷層定位 9) 工程勘察 10) 管線探測 11) 環境勘探 12) 考古 13) 水文

圖 1: 質子旋進傳感器, 傳感器棒和控制臺.(GSM-19T標準質子磁力儀)

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GMS-19是進行地磁場測量的第二代標準，分辨率為0.01nT，在全溫度范圍內，絕對精度達 到0.2nT。系統特點：

? 微處理器控制，存儲量（可擴展到32Mbytes）。

? 與基點站保持同步，并對磁場的偏差自動進行日校正。

? 采集的數據與計算機之間的數據讀取采用RS-232-C串行口。

? 在線實時傳輸（RTT）和后操作傳輸。

? 梯度方式對兩個磁場的間隔測量和同時測量進行精密的控制。

? 兼容磁力和梯度儀的VLF測量，要選擇VLF測量時需要選擇VLF（超低頻）傳感器。

GMS-19系列磁力儀包括幾個模式，各有自己的特點和選擇。而且每種方式和選擇可以用不 同的方法，從而得到不同的組合結果。

GSM-19質子旋進系統技術指標 分辨率：0.01nT伽瑪磁場強度和梯度 精度：工作范圍優于0.2nT 范圍：20000到120000nT 梯度誤差：≥7000nT/m 工作間隔：選擇快速時最小3秒。開始從鍵盤讀數外觸發或經由RS-232后回來 輸入/輸出：6芯防水連接器，RS-232C和模擬輸出（任選的） 電源要求：12V，200mA峰值（極化期間）等待時30mA，梯度模式時300mA 峰值。 電源：內部12V，2.6安時密封的標準的鋁酸電池，其它任選，外部12V電源也可使用 電池充電器：輸入：110V交流，60Hz，可選110/220V交流50/60Hz 輸出：雙電平 工作范圍：溫度：-40°C到+60°C 電池電壓：最小10V到最大15V 濕度：相對濕度可到90%，不冷凝 貯藏溫度：-50°C到+65°C 顯示：LCD：240×64像素或8×32字符，工作在-20°C以下，內裝加熱器 尺寸：控制臺：223×69×240mm 傳輸器桿：4×450mm 傳感器：170×71mm (直徑) 重量：控制臺2.1Kg 桿0.9Kg 傳感器1Kg 超低頻范圍：15-30KHz 參數測量：垂直同相位和異相位分量，按總磁場的百分比，水平場的兩個相關分量，總 磁場的絕對幅度。 分辨率：0.1% 站數：一次最多3個

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存貯：自動存貯時間，坐標，磁場/梯度，傾斜，電磁場，頻率，垂直的同相，異相和 每次選擇站的兩個水平分量。 地形的傾斜范圍：0°-90°（手動鍵入） 傳感器尺寸：140×150×90mm（5.5×6×3英寸） 傳感器重量：1.0Kg（2.2磅）

2. 理論描述 磁場的測量過程包括以下步驟： ? 極化：在傳感器中所富含質子的液體被通過的電流而被極化。 ? 暫停：暫停允許電子瞬間消失，大于噪聲電平的質子旋進信號緩慢衰減。 ? 計算：質子旋進頻率被測量并轉換成磁場強度單位。 ? 存儲：其測量結果與日期、時間、測量坐標一起存儲到存儲器里。在基站方式，只有時 間和總的場強被存儲。

圖 2: 控制臺和兩個傳感器–Gradiometer 配置，傳感器完成連接（見圖1）， 第二個傳感器需要額外的傳感器棒. 3. 地磁場 附錄A中A1是地球磁場強度分布圖，A2是赤道和極域的分布圖。極域磁場矢量的磁傾角近 乎垂直，赤道區近乎水平。通常，傳感器的軸線必須與磁場方向近似于直角才能獲得最好的 信號。為此，傳感器必須在赤道區中定位成東西方向。

開始時，對有的區域磁力儀應該調整到磁場的標準值或期望值（看在附錄A中的圖A1）。你 可以設置成自動調諧或使用tuneinitialize功能，之后每次讀數儀器可以自動調諧。

如果在順序讀數過程中遇到磁場值巨大的變化時，將會發出警告，此時必須從新讀數以便獲 得精確的結果。

隨身攜帶的鐵磁性物質（如改錐、口袋中的小刀、手表、其他工具等）會使紀錄質量降低， 嚴重時可導致質子旋進信號模糊不佳。

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注意：

為了獲得最佳的觀測結果，傳感器必須遠離磁性物質。

通常情況下，只要保持傳感器和操作員、控制臺之間的距離大于一個手臂的長度，就可以避 免對測量結果所產生的影響。

4 儀器裝配

GSM-19TG標準質子梯度儀，下圖表示的是在梯度及行走時傳感器安裝在背架上的情景。

圖 3: 梯度測量和行走背架 GSM-19T+GPS標準質子磁力儀（GPS）, 用操作臺來操作傳感器和GPS

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圖 4. 用操作臺來操作傳感器和GPS

GSM－19T 磁力儀系列 ● GSM－19T 標準磁力儀 ● GSM－19TW 標準質子“Walking”磁力儀 ● GSM－19TV 標準質子磁力儀＋甚低頻 ● GSM－19TG 標準質子梯度儀 ● GSM－19TGW 標準質子“Walking”梯度儀 ● GSM－19TGV 標準質子梯度儀＋甚低頻 ● GSM－19TGWV 標準質子“Walking”梯度儀＋甚低頻

GSM－19T 質子磁力儀和梯度儀系列

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質子磁力儀長期以來一直是使用普遍、價格便宜的磁力儀，其用途包括金屬礦產資源勘探，

礦產資源勘探，環境和工程勘探以及監測磁場變化等。

GSM－19T 標準磁力儀

1.工作原理

磁力儀利用富含質子氫的液體產生旋進信號。它使用的液體可以提供非常高的氫密度，

并且在操作時沒有危險。

讓極化直流電流通過繞在富含質子氫液體探頭的線圈上，便會產生 100 高斯（Gauss）的輔

助磁通密度。質子被極化至較強的凈磁化強度，與較強的磁通密度達到熱平衡。 當輔助磁通終止時，被“極化“的質子即發生旋進而重排恢復為正常的磁通密度狀態。根據 以下公式，質子的旋進頻率 f0 與磁通密度 B（單位為特斯拉—Teslas,T）有直接關系：

f0=(γp/2π)Bγp/2π=42.5763751MHz/T

對質子旋進的測量必須按序進行，即先有一個初始極化，接著進行頻率測量，然后這個循

環不斷重復。這不同于在氫核被極化的同時進行旋進測量的連續測量法。

2．GSM－19T 標準磁力儀主要優點

GSM－19T 采用了大量新技術，因而不同于其它磁力儀，例如： ● 它集成了高精度 GPS（可選）。 ● 在主機屏幕上實時顯示觀測磁場圖像。 ● 通過 RS232 接口，快速下載觀測數據，下載速率高達 115 千波特。 ● 分辨率高達 0.01nT,靈敏度達 0.1nT。

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● 標準內存為 32MB，可存儲 1465623 個野外讀數或 5373951 個基點臺讀數，根據用戶要

求，內存量可按 4MB 增量擴展。 ● 具有獨一無二的可程序化的基點站觀測功能

例如：野外磁力儀與基點站連接自動校正日變；靈活設置觀測時間表和采樣率系列；當你長

時間離開基點臺時，該功能就顯得特別重要。 ● 使用 GSM－19T 的 Walking Mag 采集模式，可保證操作員在野外隨走隨采集磁場數據，

從而獲得連續的觀測剖面。 ● GSM－19T 的另一項創新是，用戶可以在辦公室內把設計好的觀測路線和點位輸入給 GPS

（可選），然后由 GPS 指揮操作員在野外按設計進行觀測。 ● 基點臺觀測和野外流動觀測之間具有高精度的時間同步，這對于在磁干擾地區和保證高

精度的觀測結果是非常重要的。 ● 具有觀測質量監控功能，在測量過程中如果發觀某個觀測值質量低劣，操作員將聽到警

告信號。

3．技術指標和配置

技術指標： ● 靈敏度：0.05nT ● 分辨率：0.01nT ● 絕對精度：±0.2nT ● 動態范圍：20000 到 120000nT ● 梯度容差：>7000nT/m ● 采樣率： 3 秒至 60 秒可選 ● 溫飄： 0.0025nT/°C（環境溫度為 0 到-40°C）； 0.0018nT/°C（環境溫度為 0 到+55°C） ● 工作溫度：-40℃—+55℃ ● 存儲 32M 字節

對流動站可存 1465623 個讀數

對基點站可存 5373951 個讀數

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對梯度測量可存 1240142 個讀數

對步行磁測可存 2686975 個讀數 ● 尺寸及重量： 主機 223×69×240mm,重 2.1Kg 傳感器 170mm(長)×75mm(直徑)，

重 2.2Kg ● 工作模式：

流動站：每 3 秒－60 秒自動采樣存儲一次觀測值以及

時間和日期

基點站：觀測值，時間，日期，每 3 到 60 秒讀、存數據

遙控：可選擇 RS232 接口進行遙控測量 ● 輸入與輸出：

RS232 接口數字輸出或應用 6 針防水插頭（選項）作模擬輸出

標準配置

GSM－19T 主機，GEMLinkw 軟件，內部可充電電池，充電器，探頭和電纜以及探頭支桿，

RS232 電纜，運輸箱，中文操作手冊。

GSM高精度Overhauser磁力儀

Overhauer磁力儀是運用GEM公司的獨特技術開發出來的高精度磁力儀，它具有一系列獨有 的優點，已成為高精度的標準磁力儀觀測系統。 1．應用領域 它主要應用于： ● 高精度礦產資源探測 ● 含油、氣盆地構造探測 ● 工程和環境勘探 ● 地下埋藏物和管線探測 ● 地震和火山前兆觀測 ● 考古 ● 對物質磁性的高精度測量 2．工作原理 當把特殊的含有不成對電子的液體與氫原子結合起來、并在射頻（RF）磁場的極化下便產 生Overhauser效應。也即，不成對的電子將其自身的極化強度傳輸給氫原子后，就產生了很

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強的進動信號這種進動信號對總磁場強度值具有很高的靈敏度，并可用簡單的方程式表達。 于是通過測量進動信號，便可測出總磁場強度。此種磁力儀稱為Overhause磁力儀。由于產 生射頻（RF）磁場所需的能量很小，并且其頻段處于進動信號頻率之外，從而消除了測量 噪聲，所以Overhauser磁力儀功耗特別低，精度很高。此外，射頻磁化過程和進動信號的測 量過程可以同步進行，因此觀測效率高，可以高速采樣。 3．Overhauser磁力儀探頭 Overhauser磁力儀探頭是專利性創新產品，它是電子學設計和量子磁力化學的最佳結合。在 電子學方面，探頭內含有反向串聯的雙拾取線圈，以壓制環境噪聲干擾，例如大氣噪聲等。 在量子磁力化學方面，探頭內充填屬于公司專利的溶有自由電子的富氫液體，從而增加了在 射頻極化磁場作用下所產生的進動信號強度。在材質方面探頭尺寸很小，很輕又牢固。探頭 的所有材質都是經過仔細選擇的非磁性物，以最大的提高信噪比。探頭方向性很小，在赤道 附近也可對磁場進行精確地測量，在野外測量時可以不必注意探頭的放置方向。 4．Overhauser磁力儀主機 主機包括微型鍵盤，內置固化件的顯示界面，系統控制電路和數據存儲以及數據檢索等。為 了操作方便，顯示界面具有單色文本和實時剖面顯示雙重功能，并可交互使用。可以通過 GEMLinkw軟件網頁對內置固化件中的軟件進行升級，因此可使你的磁力儀永遠保持最高水 平，而又不必返回廠家升級。 圖 Overhauser磁力儀探頭和主機

5．Overhauser磁力儀主要優點 Overhauser磁力儀把高精度的數據采集，工作效率和高度穩定性有效地結合在一起。它的觀 測精度與昂貴的銫光泵一致，但在穩定性和功耗方面具有獨到的優點： ● 高靈敏度、高分辨率和高觀測精度 ● 超級全方位傳感器 ● 測量之前無需預熱，易于野外操作 ● 數據存儲達4M字節，可擴展到32M字節 ● 可編程基點站 ● 快速數據傳輸 ● 置于磁力儀內的、集成式GPS用于定位測量（可選），分辨率可達5米或1米

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● 寬的溫度范圍（標準型從-40到＋55攝氏度；可選型從-55到60攝氏度），可在極端的氣 候條件下使用 ● 堅固可靠的設計。使用壽命長，適應性強 ● 幾乎無須保養，確保了更低的使用成本 ● 從網站上更新軟件其他優點包括：絕對精度高、操作速度快（每秒多達5個讀數），能耗 非常低 6．Overhauser磁力儀技術指標和配置 技術指標： ● 靈敏度：<0.015nT ● 分辨率：0.01nT ● 絕對精度： 0.1nT ● 動態范圍：10000到120000nT ● 梯度容限：>10000nT/m ● 采樣率：60+,5,3,2,1,0.5,0.2秒 ● 溫飄：0.0025nT/℃（環境溫度為 0到-40℃情況下）；0.0018nT/°C （環境溫度為0到 +55°C情況下） ● 工作溫度：-40℃--+55℃ ● 存儲4M字節，這意味著：對流動觀測有209715個讀數對基點站有699050個讀數對梯度 測量有174762個讀數對WalkingMap模式有299593個讀數 ● 尺寸及重量：主機223×69×240mm，重2.1Kg 探頭175mm(長)×75mm（直徑），重 1.0Kg ● 工作模式：流動站：每3秒鐘自動讀取和存儲一次觀測值，測點坐標值，以及時間和日 期。基點站：每3到60秒自動存儲一次觀測值，時間和日期遙控：可選擇RS232接口進行遙 控測量 ● 輸入與輸出： RS232接口數字輸出或應用6針防水插頭（選項）作模擬輸出 標準配置 GSM-19主機，GEMLinkW軟件，內部可充電電池，充電器，探頭和電纜以及探頭支桿， RS232電纜運輸箱，中文操作手冊。 保修期 兩年，終身服務。 7．高精度Overhauser磁力儀系列 ● GSM－19 Overhauser標準磁力儀，最快讀數3秒 ● GSM－19V Overhauser標準磁力儀＋甚低頻 ● GSM－19G Overhauser標準磁力梯度儀（最快讀數3秒） ● GSM－19GV Overhauser標準梯度儀＋甚低頻 ● GSM－19W OverhauserWalking磁力儀（最快讀數0.2秒） ● GSM－19WV OverhauserWalking磁力儀＋甚低頻 ● GSM－19GW OverhauserWalking磁力梯度儀（最快讀數2秒） ● GSM－19GWVOverhauserWalking磁力梯度儀＋甚低頻 ● GSM－19GW4Overhauser4個探頭OverhauserWalking磁力梯度儀

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附錄A，全球磁力圖 公認的國際地球物理參考場（IGRF）的總磁場的圖和磁傾角顯示在圖A1和A2中。

參照圖A1估算你的調查區域的總磁場

圖A2中區域用大于±46°的磁傾角估量的極化區域。當小于±45°，在赤道區域，盡管有 部分赤道區域遠離地理赤道（即差不多南美的大部和非洲大多數地區）

FigureA1:MagneticFieldIntensity 圖A1：磁場強度

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