Mingeo DI儀的使用與探索

馬佰順　魯成義　胡尊迎　公續(xù)升　劉海剛

摘要：通過(guò)儀器安裝前的準(zhǔn)備工作，詳細(xì)介紹了儀器安裝步驟和安裝注意事項(xiàng);通過(guò)測(cè)量方法，介紹了近零法測(cè)量和指零法測(cè)量以及各自的優(yōu)缺點(diǎn);通過(guò)日常使用和維護(hù)，總結(jié)儀器在日常運(yùn)輸、使用與維護(hù)過(guò)程中的注意事項(xiàng);通過(guò)探索實(shí)驗(yàn)，明確常見(jiàn)物品可能造成觀測(cè)影響的具體干擾量，加強(qiáng)對(duì)平常觀測(cè)時(shí)干擾的注意，為以后儀器的觀測(cè)和使用提供可靠的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：磁偏角D? 磁傾角I? 標(biāo)準(zhǔn)墩? 指零法? 近零法? 去磁

中圖分類(lèi)號(hào)：P318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ?文章編號(hào)：1672-3791（2022）03（b）-0000-00

Application and Exploration of Mingeo DI Instrument

MA Baishun1? ? LU Chengyi1? ?HU Zhunying1? ? GONG Xusheng1? ? ? LIU Haigang2

（1.Malingshan Seismic Station，Tancheng，Shandong Province，276114 China;2.Yishui Seismic Station，Yishui，Shandong Province，276400 China）

Abstract：Through the preparation work before the instrument installation， the installation steps and installation precautions are introduced in detail. Through the measurement method， this paper introduces the near zero measurement method and the zero pointing measurement method and introduces their advantages and disadvantages respectively. Through daily use and maintenance， summarize the matters needing attention in daily transportation， use and maintenance of the instrument; Through the exploration experiment， the specific amount of interference caused by common objects can be defined， and the attention to the interference in ordinary observation can be strengthened， so as to provide a reliable basis for the observation and use of the instrument in the future.

Key Words： Magnetic declination D; Magnetic dip Angle I; Refers to the method of zero; Nearly zero; Demagnetization

該文通過(guò)總結(jié)絕對(duì)觀測(cè)DI儀使用和維護(hù)中的注意事項(xiàng)和日常工作的個(gè)案?jìng)€(gè)例，得出一起系統(tǒng)的使用步驟和使用方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索，明細(xì)各種可能物件的造成的干擾，讓今后是使用者有更清晰的認(rèn)識(shí)。

1 安裝前的準(zhǔn)備工作

1.1標(biāo)準(zhǔn)墩的確定

DI儀選擇符合絕對(duì)觀測(cè)要求的標(biāo)準(zhǔn)墩要求具體如下。

（1）標(biāo)準(zhǔn)墩能通視標(biāo)志。

（2）標(biāo)準(zhǔn)墩穩(wěn)固。

（3）標(biāo)準(zhǔn)墩周?chē)艌?chǎng)梯度均勻。

（4）標(biāo)準(zhǔn)墩墩面磁場(chǎng)梯度均勻。

1.2 F墩差測(cè)定

每次觀測(cè)前，需要用總場(chǎng)F觀測(cè)儀器觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)墩的總場(chǎng)值，換算標(biāo)準(zhǔn)墩與其他觀測(cè)墩的墩差。

1.3 置中圓的確定

為了精確地觀測(cè)地磁偏角D和地磁傾角I，應(yīng)將DI磁力儀的無(wú)磁經(jīng)緯儀正確的安置，安置中心應(yīng)該是該墩觀測(cè)方位角所采用的儀器底座中心（通常在墩面的幾何中心）[1-2]。

用圓規(guī)以墩面中心點(diǎn)（置中點(diǎn)）為圓心做一個(gè)φ134的圓，此圓即為DI儀的置中圓。

1.4 儀器的固定

在測(cè)量過(guò)程中要求DI儀必須固定，而復(fù)測(cè)F墩差時(shí)又需移動(dòng)DI儀，因此，一般用松香固定，需要移動(dòng)儀器時(shí)用酒精軟化松香。

現(xiàn)階段也有很多臺(tái)站訂制了無(wú)磁性底座，將儀器固定在底座上，無(wú)磁性卡槽固定在觀測(cè)墩上，這樣就可以輕易的移動(dòng)儀器，便于墩差觀測(cè)。

1.5 安裝注意事項(xiàng)

（1）該儀器有特制的儀器箱。儀器從箱中取出或放回時(shí)須小心，應(yīng)輕拿輕放。在取經(jīng)緯儀時(shí)，要一手扶照準(zhǔn)部，一手握扶三角基座，切勿用手握望遠(yuǎn)鏡和傳感器。觀測(cè)完畢后，放回儀器箱內(nèi)也應(yīng)如此，并應(yīng)依據(jù)所提供的裝箱照片正確放置。

（2）儀器在三腳架上安裝時(shí)，要一手握扶照準(zhǔn)部，一手旋動(dòng)三腳架中心螺旋，防止儀器滑落，卸下時(shí)也應(yīng)如此。

2 測(cè)量方法

2.1 指零法測(cè)量

所謂指零法，就是在測(cè)量過(guò)程中使檢測(cè)器讀數(shù)精確為零，只從經(jīng)緯儀的度盤(pán)讀數(shù)來(lái)計(jì)算D和I。

用指零法觀測(cè)確定數(shù)字記錄的基線值時(shí)，因調(diào)零的時(shí)間難以掌握，需利用到記錄儀器的秒采樣記錄，因此必須及時(shí)記錄每次指零的時(shí)間和讀數(shù)[3-4]。

指零法的優(yōu)點(diǎn)具體如下。

（1）直接利用檢測(cè)器的零輸出，對(duì)儀器的線性度、格值等可不予考慮。

（2）不必等候讀數(shù)的時(shí)間，因此測(cè)量時(shí)間短。

指零法的缺點(diǎn)具體如下。

（1）因每次都需及時(shí)記錄時(shí)間和讀數(shù)，需要兩個(gè)人配合觀測(cè)。

（2）觀測(cè)結(jié)果只依賴于度盤(pán)讀數(shù)，難免存在讀數(shù)誤差。

2.2近零法測(cè)量

所謂近零法，就是利用磁通門(mén)檢測(cè)器在近零區(qū)域輸出線性的條件，將磁通門(mén)磁軸調(diào)整到使檢測(cè)器輸出最接近于零的整分位置，在整分鐘時(shí)讀取檢測(cè)器的輸出量，換算為經(jīng)緯儀度盤(pán)的讀數(shù)。比較同時(shí)間的絕對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)與數(shù)字記錄數(shù)據(jù)，得到數(shù)字記錄的基線值[5]。

近零法的優(yōu)點(diǎn)如下。

（1）觀測(cè)人員所記錄的是整分時(shí)檢測(cè)器的讀數(shù)，只要在觀測(cè)前與記錄儀器對(duì)鐘，可以保證觀測(cè)數(shù)據(jù)和記錄數(shù)據(jù)在時(shí)間上嚴(yán)格同步。

（2）可以將經(jīng)緯儀的讀數(shù)調(diào)整到最接近于零的整分值上，不足整分的讀數(shù)由檢測(cè)器的讀數(shù)換算得出，這樣可以避免估讀的誤差，還可以減輕觀測(cè)人員視覺(jué)上的疲勞。

（3）觀測(cè)人員在讀檢測(cè)器讀數(shù)時(shí)可遠(yuǎn)離經(jīng)緯儀，這樣就大大降低了觀測(cè)人員對(duì)磁通門(mén)探頭造成干擾的可能性，即使觀測(cè)人員身上有少量磁性，也能獲得一個(gè)精確的測(cè)量結(jié)果[6]。

近零法的缺點(diǎn)是觀測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)儀器的線性度、格值等指標(biāo)要求較高。

3 日常使用和維護(hù)

（1）在整個(gè)觀測(cè)過(guò)程中，應(yīng)突出一個(gè)輕字，即輕拿、輕放、輕操作，動(dòng)作切忌粗魯。旋轉(zhuǎn)無(wú)磁經(jīng)緯儀的照準(zhǔn)部或望遠(yuǎn)鏡時(shí)宜雙手輕輕操作，并防止電纜纏繞或卡住儀器。各調(diào)節(jié)部位盡量利用其中間一段位置，轉(zhuǎn)不動(dòng)時(shí)一定不要硬轉(zhuǎn)。

（2）運(yùn)輸過(guò)程一定要特別注意，儀器放在專用的儀器箱內(nèi)，儀器箱也要輕拿輕放，無(wú)論坐火車(chē)還是飛機(jī)，都不要托運(yùn)，一是儀器貴重，二是托運(yùn)無(wú)法保證精密儀器無(wú)干擾。步行時(shí)盡量提著儀器，如果想拉儀器箱，一定要走平坦道路，不要造成顛簸，更不要摔到儀器箱。圖1為運(yùn)輸儀器箱。

（3）由于DI儀是高精密光學(xué)儀器，儀器在防潮和防蟲(chóng)等方面都必須考慮，不然一旦內(nèi)部器件出現(xiàn)霧氣或者蚊蟲(chóng)結(jié)網(wǎng)，清理就非常麻煩，所以我們自己制作了玻璃防護(hù)罩加以保護(hù)。如圖2，我們臺(tái)自己做了一個(gè)玻璃防護(hù)罩。

（4）電池出現(xiàn)過(guò)放電情況，停止工作立即充電;監(jiān)視器電壓不能低于11V，否則及時(shí)充電;在停止使用的情況下，電池保證在3個(gè)月內(nèi)充電一次。

（5）無(wú)磁經(jīng)緯儀與磁通門(mén)的部件，不可隨意更換，探頭與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不可以互換。

（6）切忌用手觸摸探頭盒。

（7）準(zhǔn)確使用各手輪，不要使勁擰手輪，避免滑牙失靈。

（8）有時(shí)微動(dòng)手輪不起作用，可能是制動(dòng)手把未壓緊所致。

（9）垂直或水平制動(dòng)手把不靈，可用改錐將固定螺絲擰緊。

（10）在水平度盤(pán)上，讀數(shù)窗目鏡內(nèi)豎線與分劃線不在同一焦面上，可能原因是轉(zhuǎn)盤(pán)手輪未咬實(shí)之故。

（11）觀測(cè)前須打開(kāi)自動(dòng)補(bǔ)償器手輪，觀測(cè)后須及時(shí)關(guān)閉補(bǔ)償值手輪，切切牢記。

（12）精密儀器須輕拿輕放，動(dòng)作緩慢、細(xì)致操作。

（13）讀數(shù)窗內(nèi)H代表水平度盤(pán)讀數(shù)，V代表垂直度盤(pán)讀數(shù)，兩者不可搞錯(cuò)。

（14）觀測(cè)前，觀測(cè)者必須去磁，如手表、眼鏡、腰帶、金屬鈕扣、拉鏈、小刀、鑰匙、手機(jī)、硬幣等。

（15）測(cè)D時(shí)，安裝在望遠(yuǎn)鏡上的傳感器須嚴(yán)格置于水平位置。此時(shí)，垂直度盤(pán)上的讀數(shù)準(zhǔn)確置于90°或270°，否則，須重調(diào)重測(cè)。

（16）避免陽(yáng)光直接照射儀器。

4 實(shí)驗(yàn)探索

在我們觀測(cè)時(shí)，往往會(huì)忘記全面去磁，或者去磁不全，造成對(duì)儀器產(chǎn)出數(shù)據(jù)的干擾，所以選一個(gè)地磁平靜的時(shí)段做這個(gè)小實(shí)驗(yàn)，明確日常小物件對(duì)儀器干擾的大小，從而引起觀測(cè)者更加的重視，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果表1可以看出，日常一些物件對(duì)儀器都有或多或少的干擾，強(qiáng)磁的物件怕對(duì)儀器造成磁性損壞，故未做近距離的實(shí)驗(yàn)，筆者全面去磁后，環(huán)繞DI儀幾乎無(wú)干擾，實(shí)驗(yàn)時(shí)段地磁平靜，檢測(cè)器讀數(shù)實(shí)驗(yàn)前后差0.4nT。這樣就明確了，我們?cè)谧鲇^測(cè)時(shí)，一定全身去磁，且將這些物件放置到5m以外，以免對(duì)觀測(cè)造成影響。

5 DI儀的發(fā)展和Mingeo DI儀的優(yōu)勢(shì)

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)在用的DI儀的了解，馬陵山臺(tái)所用的Mingeo DI儀刻度精確度最高，有兩個(gè)精度的配置，分別是精度到1″和0.6″，馬陵山臺(tái)屬于精度為1″的這種;而其他兩種DI儀，Mag-01精度到6″，國(guó)產(chǎn)的CTM-DI儀精度到1′，估讀到0.1′。從目前國(guó)內(nèi)外絕對(duì)觀測(cè)的儀器使用看，Mingeo DI儀的保有量是最大的，這套儀器可以高精度地測(cè)量D和I，還可以用來(lái)測(cè)量磁偏角觀測(cè)標(biāo)志的天文方位角，也是流動(dòng)觀測(cè)地磁資料的首選[7]。

6結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)儀器原理的進(jìn)一步了解，對(duì)儀器的工作操作更加得心手，儀器的使用步驟更加明晰，總結(jié)儀器使用與維護(hù)過(guò)程中的一些經(jīng)驗(yàn)和注意事項(xiàng)，避免以后犯同樣的錯(cuò)誤，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解了觀測(cè)時(shí)去磁的重要性，細(xì)化了物品對(duì)觀測(cè)干擾的大小，讓后來(lái)觀測(cè)者更加注意。對(duì)比國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的DI儀，精度Mingeo DI儀是最高的，這就保證了其更廣泛的應(yīng)用。我們理順了絕對(duì)觀測(cè)的步驟，明細(xì)了儀器運(yùn)送、使用和維護(hù)的注意事項(xiàng)，量化了常見(jiàn)的日常干擾，為以后的絕對(duì)觀測(cè)提供可靠的依據(jù)。

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作者簡(jiǎn)介：馬佰順（1982—），男，本科，助理工程師，研究方向?yàn)榈卣鸨O(jiān)測(cè)。