Description:

"Использование трехкомпонентного вертолетного градиентометра при поисках полезных ископаемых Development of a tri-directional helicopter gradiometer for mineral exploration applications Greg Hollyer и Ivan Hrvoic, старшие сотрудники лаборатории магнитометрии GEM, приводят данный обзор принципов работы калиевых магнитоизмерительных приборов с оптической накачкой и тринаправленного градиентометра. В данный обзор включены соображения относительно конструкции прибора и в заключение приведен вывод о роли магнитных градиентов при поиске полезных ископаемых. Трехкомпонентный вертолетный градиентометр стал первым градиентометром, производящим измерения в направлении трех осей, который стал использоваться в мировом масштабе. Он впервые появился в середине 80-х и затем был оснащен калиевыми датчиками с оптической накачкой и нашел свое применение, в том числе при поиске полезных ископаемых. Градиентометр, разработанный GEM, состоит из буксируемого прибора, состоящего из трех частей, оснащенного четырьмя датчиками для расчета магнитных градиентов, включая вертикальный и горизонтальный градиенты в направлении вдоль и перпендикулярно движению. В качестве дополнительной оснастки используется GPS с целью точной привязки координат измерений во время полета. Запись данных осуществляется на GSMP-30A или внешнее регистрирующее устройство. Калиевые магнитометры с оптической накачкой состоят из одного протонного (Гелий 3) и четырех электронно-резонансных магнитометров (Гелий 4, Рубидий, Цезий и Калий). Преодолев технические трудности, GEM удалось разработать систему, отвечающую следующим условиям: высокая частота дискретизации (скорость выполнения), чистые измерения геофизического сигнала (сигнал не смешивается с курсовыми ошибками), высокая чувствительность и точность измерений. Вы можете связаться с авторами: greg.hollyer@gemsys.ca или ivan.hrvoic@gemsys.ca. Чистые измерения геофизического сигнала (сигнал не смешивается с курсовыми ошибками). Высокая чувствительность. Вследствие происходящих процессов, калий обеспечивает максимально возможную чувствительность. Высокая точность измерений. Принципы работы щелочно-газовых магнитометров с оптической накачкой применяются щелочные металлы (из первого столбца периодической таблицы) в виде газа. Примерная схема работы магнитометров данного типа приведена на рис. 1. Вначале стеклянная камера, содержащая металл в газообразном состоянии, накачивается светом с определенной длиной волны - это явление носит название световой поляризации. Частота светового излучения специально подбирается и излучение подвергается круговой поляризации для каждого элемента (т.е. спектральная линия D1), чтобы переместить электроны с начального уровня 2 в возбужденное неустойчивое состояние 3 (Рис. 2). Вы можете связаться с авторами: greg.hollyer@gemsys.ca или ivan.hrvoic@gemsys.ca. Спад вызванной поляризации под действием магнитного поля с ларморовой частотой меняет баланс заполненности двух уровней, и газовая камера поглощает большую часть поляризованного света. Эффект поляризации и деполяризации заключается в том, что интенсивность света модулируется частотой RF. Определяя световую модуляцию и измеряя частоту, вычисляется значение магнитного поля. Устройство калиевого магнитометра с оптической накачкой При разработке калиевого магнитометра учитывался ряд основных принципов: высокая чувствительность, отклонение градиента и полоса частот. Чувствительность представляет собой статическую величину, характеризующую относительную неопределенность повторяющихся показаний при одинаковой интенсивности магнитного поля. Ее значение определяется как среднее квадратическое отклонение (СКО) квадратного корня единицы полосы пропускания (Гц1 2). Например, чувствительность 1 pT Гц1 2 означает, что 1 pT СКО (приблизительно 3-4 pT от пика к пику в зависимости от характера шума) будет представлять собой разброс результатов любого "эталонного" (фиксированного) значения приложенного магнитного поля на 1 Гц измерительной полосы пропускания. Чувствительность квантового магнитометра определяется отношением сигнал-помеха, получаемым с его датчика, шириной спектральной линии и гиромагнитной постоянной, вычисляемой при помощи следующего уравнения: (1) где k - коэфф. пропорциональности, t ширина спектр. линии, гиромагнитная постоянная и Sn отношение сигнал помеха. Чувствительность зависит не только от ларморовой частоты. Например, магнитометры Оверхаузера с чувствительностью 0,042Гц нТ могут быть так же чувствительны, как цезиевые магнитометры с парВамиестхроадмниом3.5ваГрци аннТт. Калиевый аэромагнитометр GEM встроен датчик диаметром 70 мм, при помощи которого достигается чувствительность 1 отсчет в секунду при погрешности <0,001 нТ (без фильтрации) с соответствующим градиентным отклонением 2500 нТ м. Этой точности вполне достаточно практически для всего спектра применения аэромагнитометра. Частота Найквиста составляет 1/2 частоты дискретизации (т.е. 2,5 Гц от 5 Гц частоты дискретизации). Для практических целей число отсчетов в секунду ограничивают полосу пропускания каждого магнитометра. Полоса частот является наиболее быстро определяемой характеристикой, измеряемой при помощи контрольно-измерительного оборудования. Гиромагнитная частота любого магнитометра моментально реагирует на изменения магнитной индукции без каких бы то ни было задержек. Калий обеспечивает широкую полосу пропускания и возможность различать высокочастотные геофизические аномалии. Чистый геофизический сигнал и ошибки курса В случае магнитометров с оптической накачкой, понятие "чистого" геофизического сигнала сводится к зависимости между откликом системы и ошибками курса. Калиевый магнитометр обладает минимальной курсовой ошибкой. Чтобы понять природу этих ошибок, необходимо рассмотреть магнитные состояния ядра, энергетические переходы между электронами и соответствующие им спектральные линии. Калий обеспечивает широкую полосу пропускания и возможность различать высокочастотные геофизические аномалии." Ключевые слова: улучшенный магнитный картирование, полоса пропускание, карта, значение магнитный, аномалия, общий поле, эйлеров, особый тема, линия, рис, направление, отсчёт, калиевый датчик, накачка, поиск, магнитометр оптический, обычный, поиск полезный, измерение, ошибка, параметр, вследствие, градиентометр, щелочно-газовый магнитометр, метод, вертикальный градиент, суточный, случай, небольшая аномалия, магнитный, полезный, тема поиск, часть, калий, отклонение, помощь, помеха, частота дискретизация, калиевый, условие, способность, вариация, следующий, показанный, частота, данный, измерить, улучшить, чувствительность, спектральный линия, градиентометрия, поляризация, интерпретация, система, максимум, конструкция, горизонтальный, электрон, измеритель, образ, отсчёт секунда, ларморовой частота, возможность, результат, исследование, такая образ, полоса, магнитометр, угол, погрешность, суточный вариация, дискретизация, выраженный, спроектированный, вертолёт, разрешающий способность, июль, применение, калиевый магнитометр, градиент, разрешение, уровень, нт, изменение, цезий, основанный, состояние, вертикальный, расстояние, особенность, ядро, явление, ископаемое, использование, использованный, полезный ископаемое, тринаправленный градиентометр, пропускание, щелочной металл, количество, поле, секунда, измерять, работа, небольшой угол, тема, геофизический, абсолютный погрешность, оптический, цель, ребро, датчик, ориентация, магнитный картирование, горизонтальный градиент, небольшой, полёт, нуль, каркас, зависимость, оптический накачка, спектральный, продольный градиент, величина, сигнал, мочь, прибор, картирование, постоянный, особый, проведение, датчик расположенный, гц, возможный, показание, высота, магнитный поле, расположенный, точность, значение, камера, определённый, среднее значение, снаряд, геофизический сигнал