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《南極長城站地磁自動化臺站系統(tǒng)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、地震地磁觀測與研究第18卷第5期SEISMOLOGICALANDGEOMAGNETICVol18No51997年10月OBSERVATIONANDRESEARCHOct1997南極長城站地磁自動化臺站系統(tǒng)周勛金海強鄭沙櫻(中國北京100081國家地震局地球物理研究所)摘要南極長城站地磁觀測站是我國首次建成的地磁自動化臺站。本文簡要地敘述了系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理和設計思路。地磁自動化臺站系統(tǒng)包括3臺GM-2單分量磁通門磁力儀,用來記錄地磁場三分量的變化,分辨率為0.05nT,采樣間隔為6s,1臺分量質(zhì)子磁力儀,用于進行基線值測
2、量,分辨率0.1nT,采樣間隔為6min。安裝在PC機內(nèi)的數(shù)據(jù)采集卡進行A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)采采集。本文還介紹了地磁數(shù)據(jù)采集和常規(guī)處理的程序。主題詞地磁測量:地磁儀:數(shù)據(jù)采集1磁通門磁力儀地磁臺站是長時間觀測和記錄該處地磁場各要素及其變化的常規(guī)觀測點。它為地磁及相關科學的研究提供科學數(shù)據(jù),同時又為野外地磁測量的儀器和數(shù)據(jù)處理提供基準。我國現(xiàn)有的地磁臺站的觀測和數(shù)據(jù)處理都是以人工為主,所使用的儀器主要是一些經(jīng)典的地磁儀器,所以,不能提供實時數(shù)據(jù)。1987年IAGA決定實施全球地磁自動化觀測臺網(wǎng)計劃。全球地磁自動化觀測臺網(wǎng)(Inte
3、rnationalreal-timeGlobalGeomagneticNetwork簡稱IN-TERMAGNET)在觀測點用磁通門磁力儀和分量質(zhì)子磁力儀,測量地磁三分量的變化及基線值并將數(shù)據(jù)實時傳送到數(shù)據(jù)中心。在此以前,加拿大、美國、(前)蘇聯(lián)、英國、法國、日本都研制了地磁自動化臺站系統(tǒng),如加拿大的CANMOS系統(tǒng),英國的AGOS系統(tǒng),(前)蘇聯(lián)的DIMARS系統(tǒng)。1985年,我們在南極長城站建立了地磁常規(guī)觀測點。觀測內(nèi)容包括總強度F的測量以及三分量(Z、H、D)變化值的測量?？倧姸葴y量使用ZZZ-1質(zhì)子磁力儀,打印記錄,
4、最小采樣間隔為1min。分量測量使用GM-1磁通門磁力儀和DCM-2數(shù)字磁帶記錄儀,模擬記錄和數(shù)字磁帶記錄,采樣間隔(DCM-2置1擋)為2s?？倧姸菷和分量的分辨率為0.1nT。由于這種觀測方式對分量測量缺乏基線值控制,因此,對地磁場長周期變化的研究難以進行,同時由于記錄方式和數(shù)據(jù)格式不規(guī)范,數(shù)據(jù)處理很不方便,所以,我們在南極長城站首先建立地磁自動化觀測站。自動化地磁臺站系統(tǒng)的基本配置如圖1所示。該系統(tǒng)包括3個磁通門探頭桶,桶內(nèi)分3別放置3個磁通門探頭,彼此相距2m。一個質(zhì)子磁力儀探頭房(8m的玻璃鋼球)、該探國家地震局
5、地球物理研究所論著編號97A010092地震地磁觀測與研究18卷2頭房內(nèi)安裝一套三維亥姆霍茨線圈,線圈中心放置質(zhì)子磁力儀探頭。還有一間6m的記錄室。記錄室內(nèi)有質(zhì)子磁力儀、磁通門磁力儀、計算機及其他輔助設備。GM-2磁通門磁力儀輸出的三路模擬信號送入計算機內(nèi)的數(shù)據(jù)采集板進行采樣,采樣最小間隔為1s。數(shù)值分辨率為0.01nT。分量質(zhì)子磁力儀每次測量的6組數(shù)據(jù)F1,F2,F3,F4,F0,T通過計算機的并行輸入口送入計算機。測量的最小間隔為1min,數(shù)值分辨率為0.1nT。計算機自動對這些數(shù)據(jù)進行采集、存盤。還可以通過串口將數(shù)據(jù)
6、傳送到主計算機。主計算機將磁盤或由串口來的原始數(shù)據(jù)進行處理、以標準的數(shù)據(jù)格式存盤。圖1南極長城站地磁自動化地磁臺站系統(tǒng)該系統(tǒng)使用的磁通門磁力儀是我們自己研制的GM-2型磁通門磁力儀。儀器的原理如圖2所示。3臺磁通門磁力儀分別測量地磁場3個分量Z、H、D的變化值。測量動態(tài)范圍為±500nT,靈敏度為10mV/nT,儀器噪聲小于0.05nT,線性度優(yōu)于0.1%。溫度漂移為0.1～0.5nT/°C。由于磁通門磁力儀的溫度效應,所以,需要對其測量的分量基線值再進行測量。目前在地磁測量中測量基線值的方法是絕對觀測,我們采圖2GM-2
7、磁通門磁力儀原理5期周勛等:南極長城站地磁自動化臺站系統(tǒng)93用分量質(zhì)子磁力儀來監(jiān)測基線值的變化。2分量質(zhì)子磁力儀該系統(tǒng)測量分量用的質(zhì)子磁力儀是航空物探中心提供的CZCS-92型質(zhì)子磁力儀,補償線圈是我們自己設計的。當給垂直線圈分別加上大小相等、方向相反的電流時,則線圈內(nèi)垂直磁場強度將出現(xiàn)一個增量±B。合成磁場F1、F2、F0與垂直分量Z和水平分量H具有如下關系:222(Z+B)+H=F1222(Z-B)+H=F2222Z+H=F0分別測出F1、F2、F0,由上述方程可算出222F1+F2-2F0b=22222F1-F2(F
8、1-F2)z==4B2228(F1+F2-2F0)22H=F0-Z同理,當給東西方向的水平線圈分別加上大小相等、方向相反的電流時,則線圈內(nèi)y方向磁場強度將出現(xiàn)一個磁場增量±B′。合成磁場F3、F4、F0與垂直分量Z、東向分量Y和北向分量X的關系如下:2222(Y+B′)+X+Z=F32222(Y-B′)
