三分量磁通門磁力儀臺(tái)站架設(shè)前各參數(shù)測(cè)定方法探索*

（中國(guó) 陜西 陜西省地震局乾陵綜合地震臺(tái)，陜西西安 713300）

0.引言

磁通門磁力儀是目前廣泛應(yīng)用于地震臺(tái)站的測(cè)量地磁場(chǎng)相對(duì)變化的儀器。在把磁力儀帶到記錄點(diǎn)之前，對(duì)磁力儀系統(tǒng)應(yīng)做檢查，檢查應(yīng)在有線圈系統(tǒng)或其他儀器的標(biāo)準(zhǔn)地磁臺(tái)進(jìn)行。在標(biāo)準(zhǔn)地磁臺(tái)檢驗(yàn)3個(gè)不同分量探頭的正交性。探頭不一定正交放置，但必須知道它們之間的夾角。不要相信在儀器說(shuō)明書(shū)中之制造廠家給出的值，要求地磁臺(tái)檢驗(yàn)確認(rèn)（Jerzy Jankowski，1999）。儀器的正確架設(shè)是保證觀測(cè)質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，本文針對(duì)GM4型磁通門磁力儀在臺(tái)站環(huán)境下零場(chǎng)漂移S0的測(cè)試，正交度的檢測(cè)，以及正確架設(shè)方法進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

1.旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的改裝

無(wú)磁經(jīng)緯儀改裝成旋轉(zhuǎn)平臺(tái)如圖1所示。

圖1 旋轉(zhuǎn)平臺(tái)簡(jiǎn)圖

2.零場(chǎng)漂移Z(S0),D(S0),H(S0)的測(cè)定

有可能用一下方法來(lái)進(jìn)行所有測(cè)定：對(duì)探頭的定向調(diào)整需要一旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，這可能是一臺(tái)舊的經(jīng)緯儀。首先，仔細(xì)地調(diào)整旋轉(zhuǎn)臺(tái)的水平，以使他的軸是垂直的（Jerzy Jankowski，1999）[1]。然后將然后將GM4置于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)（如圖1所示）上，再調(diào)整GM4底座水平。轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)在四個(gè)相距90°的方向上顯示器D值輸出值為表1所示[2]。其中第1組數(shù)據(jù)為GM4水泡調(diào)平時(shí)4個(gè)方向上的輸出值，由于4個(gè)方向數(shù)值不相等，我們可知儀器水泡水平不能真實(shí)反映Z軸的垂直。第2組到第16組數(shù)據(jù)為逐次分別調(diào)整儀器3個(gè)調(diào)平旋鈕后顯示器的輸出值。第16組數(shù)據(jù)為極限情況下的輸出值，此時(shí)2個(gè)相距180°的方向上輸出值相差1nt。我們將2組數(shù)據(jù)平均取其差值為Z(S0)=22nt[3]。如表1所示。

表1 Z軸零場(chǎng)漂移測(cè)試表

在上述情況下我們測(cè)定D(S0),H(S0)。我們調(diào)整旋轉(zhuǎn)平臺(tái)使D的輸出值在±1nt之間，記錄水平度盤讀數(shù)與D(0)值，然后水平旋轉(zhuǎn)180°記錄D(180)值。

D(S0)=-66nt。同樣方法我們求得H(S0)=432nt的水平度盤讀數(shù)如表2所示。

表2 D、H軸零場(chǎng)漂移測(cè)試表

3.D、H、Z三磁軸夾角測(cè)定

3.1 水平面內(nèi)D,H 軸夾角測(cè)定

我們把轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)到D=-66nt時(shí)記錄水平度盤的讀數(shù)為114°48′，H=432 時(shí)水平度盤讀數(shù)為 24°54.2′。由此可知兩者夾角為89°53.8′[4]。如表3所示。

表3 D、H水平面內(nèi)夾角測(cè)試表

3.2 D、Z兩磁軸垂直面夾角的測(cè)定

調(diào)整儀器使其顯示器讀數(shù)D值等于D(S0)=-66nT,此時(shí)垂直度盤讀數(shù)為90°。我們調(diào)整垂直度盤使其讀數(shù)在相對(duì)于90°上下浮動(dòng)六組分別為 ±5′、±10′、±20′、±30′、±40′、±50′。其相應(yīng)的顯示器讀數(shù)如表4，其中D(N)=D-D(S0)。D(*)為每組D(N)的和值。D(A)為D(*)的平均值（剔除第5組數(shù)據(jù)）。調(diào)整垂直度盤使顯示器讀數(shù)為D(S1)=D(S0)+D(*)=-81nt,此時(shí)垂直度盤讀數(shù)為89°58.7′，是D、Z兩軸在垂直與水平面內(nèi)的夾角。如表4、表5所示。

表4 D、Z垂直面夾角測(cè)試表

表5 H、Z垂直面夾角測(cè)試表

3.3 H、Z兩磁軸垂直面夾角的測(cè)定

調(diào)整儀器使其顯示器讀數(shù)H值等于H(S0)=432nT,此時(shí)垂直度盤讀數(shù)為90°。我們調(diào)整垂直度盤使其讀數(shù)在相對(duì)于 90°上下浮動(dòng)的六組分別為 ±5′、±10′、±20′、±30′、±40′、±50′。其相應(yīng)的顯示器讀數(shù)如表5。其中H(N)=HH(S0)。H(*)為每組H(N)的和值。H(A)為H（*）的平均值。調(diào)整垂直度盤使顯示器讀數(shù)為H(S1)=H(S0)+H(*)=437nt,此時(shí)垂直度盤讀數(shù)為89°59′，是H、Z兩軸在垂直與水平面內(nèi)的夾角。

4.結(jié)語(yǔ)

儀器的定向是否正確是保證儀器觀測(cè)質(zhì)量的一個(gè)重要因素，通常情況下，磁靜日時(shí)段D值的輸出值-50nt～+50nt的范圍內(nèi)，認(rèn)為D磁軸的方向與當(dāng)時(shí)磁東方向一致，觀測(cè)精度較高。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)我們可知，磁通門磁力儀上自帶的水泡只能代表儀器底座的水平并不能代表Z磁軸的垂直；也可以粗略計(jì)算出各兩軸在相應(yīng)平面上的夾角。

本文提供的磁通門磁力儀各參數(shù)測(cè)定可以在臺(tái)站環(huán)境下予以實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)便易于操作?？捎糜谛拚^測(cè)數(shù)據(jù)，從而提高臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性以及質(zhì)量和精度，為地磁學(xué)和地震預(yù)報(bào)等相關(guān)學(xué)科提供更好的觀測(cè)資料及國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)與國(guó)防建設(shè)服務(wù)。