Методические указания по выполнению лабораторных и практических работ раздел 2 Аппаратура гравимагниторазведочных работ МДК 01.01 ПМ.01 специальность 21.02.11 Геофизические методы поисков и разведки МПИ

Министерство общего и профессионального образования
Свердловской области
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Свердловской области
«Исовский геологоразведочный техникум»













МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по выполнению лабораторных и практических работ
раздел 2 Аппаратура гравимагниторазведочных работ
МДК 01.01 Аппаратура геофизических методов поисков и разведки МПИ
ПМ. 01 Обслуживание оборудования и установок поисков и разведки МПИ
для студентов специальности 21.02.11
«Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых»





















Нижняя Тура, 2016
Согласовано:
Протокол заседания цикловой комиссии
геофизических дисциплин от____________№___
Председатель ЦК__________/Динер Т.Г.




Методические указания для проведения лабораторных и практических работ соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности 21.02.11 Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых.

Организация-разработчик: ГБПОУ СО «Исовский геологоразведочный техникум».


Разработчик: Т.Г. Динер, преподаватель первой категории ГБПОУ СО «ИГРТ».




























Содержание
№ п/п
Тема работы
Стр.


Введение
4

Тема 2.1. Физико-геологические основы магниторазведки.

1
Лабораторная работа 1. Аппаратура для измерения магнитных свойств горных пород и руд МА-21.
7

2
Практическая работа 1. Решение прямой задачи магниторазведки для тел правильной и неправильной геометрической формы.
8

Тема 2.2. Аппаратура и оборудование магниторазведки.

3
Лабораторная работа 2. Устройство магнитометра ММП-203. Подготовка магнитометра ММП-203 к работе.
10

4
Лабораторная работа 3. Устройство магнитометра ММП-203 МС.
12

5
Лабораторная работа 4. Подготовка магнитометра ММП-203 МС к работе.
13

6
Лабораторная работа 5. Устройство магнитометра Минимаг. Комплектность, устройство основных блоков и оборудования.
15

7
Лабораторная работа 6. Подготовка магнитометра Минимаг к работе.
18

8
Лабораторная работа 7. Устройство магнитометра М-33. Подготовка магнитометра М-33 к работе.
20

9
Лабораторная работа 8. Устройство магнитометра ММ-60. Подготовка магнитометра ММ-60 к работе.
22

10
Лабораторная работа 9. Устройство протонного магнитометра GSM – 19Т.
24

11
Лабораторная работа 10. Устройство магнитометра-градиентометра MMPOS-2.
26

12
Лабораторная работа 11. Устройство квантовой магнитовариационной станции МВЛ-308 и подготовка к работе.
28

13
Лабораторная работа 12. Аппаратура для измерения магнитных свойств горных пород и руд ПИМВ-М, ИМВ-2.
29

14
Лабораторная работа 13. Аппаратура для измерения магнитных свойств горных пород и руд КТ-10.
31

Тема 2.3. Физико-геологические основы гравиразведки.

15
Лабораторная работа 14. Устройство и принцип действия денситометра.
34

16
Практическая работа 2. Решение прямой задачи гравиразведки для тел правильной и неправильной геометрической формы.
35

Тема 2.4. Аппаратура для измерения элементов поля силы тяжести.

17
Лабораторная работа 15. Внутреннее и внешнее устройство гравиметра ГНУ-К.
36

18
Лабораторная работа 16. Устройство и принцип действия чувствительной системы кварцевого гравиметра ГНУ-К.
38

19
Лабораторная работа 17. Эталонирование гравиметров.
40

20
Лабораторная работа 18. Изучение характера смещения нуль-пункта гравиметра. Определение интервала времени становления показаний гравиметра.
42


Перечень рекомендуемых учебных изданий
45







Введение
Настоящие методические указания предназначены для лабораторных и практических работ по разделу 2 Аппаратура гравимагниторазведочных работ МДК 01.01 Аппаратура геофизических методов поисков и разведки МПИ ПМ. 01 Обслуживание оборудования и установок поисков и разведки МПИ для студентов специальности «Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых».
Составной частью учебного процесса являются лабораторные и практические работы. Проведение лабораторных и практических работ предусматривает своей целью закрепление теоретических знаний и приобретение необходимых практических умений.
Междисциплинарный курс (МДК) - система знаний и умений, отражающая специфику вида профессиональной деятельности и обеспечивающая освоение компетенций обучающимися в рамках профессионального модуля.
Общая компетенция (ОК) - способность успешно действовать на основе практического опыта, умений и знаний при решении задач, общих для многих видов профессиональной деятельности, а также вне профессиональной сферы.
Выполнение лабораторных и практических работ направлено на формирование общих компетенций:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий.
ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.
ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.
Профессиональная компетенция (ПК) - способность успешно действовать на основе умений, знаний и практического опыта при выполнении задания, решении задачи профессиональной деятельности.
Выполнение каждой лабораторной и практической работы способствует формированию профессиональных компетенций:
ПК 1.1. Выбирать методы, оборудование и установки геофизических исследований.
ПК 1.2. Регулировать и настраивать геофизическую аппаратуру и контрольно-измерительные приборы.
ПК 1.3. Осуществлять монтаж (и демонтаж) установок для геофизических исследований.
и практических умений необходимых при освоении профессионального модуля:
- вычерчивать планы, схемы, карты;
- определять и описывать вещественный состав полезных ископаемых;
- пользоваться приборами и инструментом для выполнения геодезических и маркшейдерских работ;
- распознавать горные породы и подземные воды по условиям их образования и диагностическим признакам;
- выбирать способы бурения в зависимости от природы горных пород;
- читать геологические и топографические карты;
- описывать характерные формы рельефа;
- определять основные формы и элементы залегания горных пород и изображать их на геологических картах;
- подбирать геофизическую аппаратуру и контрольно-измерительные приборы по выбранному методу геофизических исследований;
- проверять работоспособность аппаратуры и приборов и присоединять их к установкам;
- регулировать и настраивать аппараты и приборы на приём соответствующего сигнала;
- производить приём сигнала;
- выполнять определённые расчёты по моделированию установки и сигналов;
- определять чувствительность установки и качества сигнала.
В процессе лабораторной и практической работы обучающиеся выполняют одно или несколько заданий под руководством преподавателя в соответствии с изучаемым содержанием учебного материала.
Содержание каждой лабораторной и практической работы спланировано таким образом, чтобы за отведенное время задания работы могли быть выполнены качественно большинством студентов.
Выполнение лабораторных и практических работ предполагает, что обучающиеся изучили теоретический материал, поэтому выполнению лабораторных и практических работ предшествует проверка знаний обучающихся - их теоретической готовности к выполнению задания.
Формы организации работы обучающихся в ходе лабораторных и практических работ могут быть: фронтальная, групповая и индивидуальная.
При фронтальной форме организации работ все обучающиеся выполняют одновременно одну и ту же работу.
При групповой форме организации работ одна и та же работа выполняется микрогруппами по 2-5 человек.
При индивидуальной форме организации занятий каждый обучающийся выполняет индивидуальное задание.
Материал данных методических указаний для проведения лабораторных и практических работ соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности 21.02.11 Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых.
Методические указания содержат задания к лабораторным и практическим работам, порядок их выполнения, перечень контрольных вопросов по каждой работе, требования к знаниям и умениям.
Приведен список литературы и иных источников, рекомендуемых для подготовки к лабораторным и практическим работам.







































Лабораторная работа № 1.
Аппаратура для измерения магнитных свойств горных пород и руд МА-21.
Цель работы: ознакомиться с устройством магнитометра и с процессом его сборки, установки и подготовки к работе на точке измерений.
Результаты работы: описать устройство магнитометра и процесс установки и подготовки к работе.
Магнитометр МА-21 относится к типу оптико-механических приборов. Его чувствительная система представляет собой астазированные горизонтальные магнитные весы (рис.1). Два горизонтально расположенных на разной высоте постоянных магнита жестко укреплены на вертикальном стержне, подвешенном на вертикальной металлической крутильной нити. Астазирование достигается за счет взаимно противоположной ориентировки полюсов магнитов.

Если поместить образец в положение, равноудаленное на расстояние г от центров верхнего и нижнего магнитов, то под влиянием вертикальной составляющей намагниченности образца возникают вращательные моменты p1 и р2, которые вследствие взаимно противоположной ориентировки магнитов направлены одинаково и вызывают поворот системы вокруг вертикальной оси, совпадающей с нитью подвеса системы. Угол поворота фиксируется с помощью оптической системы, подвижным элементом которой является зеркало, укрепленное на стержне магниточувствительной системы прибора. Если взять отсчет без образца (n0), а затем с образцом (n1), то разность отсчетов
·n= n1 - n0 будет характеризовать эффект, создаваемый магнитным полем образца, Магнитометр MA-21 в комплекте схематически показан на рис. 2. На треноге 9 с телескопической трубой 10 устанавливается кронштейн магнитометра 11. Собственно магнитометр представляет собой трубу 3, внутри которой размещена магниточувствительная система, изображенная схематически на рис.1. Нить подвеса системы укрепляется верхним концом в крутильной головке 1. Труба 3 может быть отнивелирована с помощью двух подъемных винтов и уровней на столике 2. Для наблюдений за положением крутильной системы часть трубы 3 вырезана и закрыта прозрачной крышкой 4.
Магнитометр устанавливается на треноге вблизи специального стола 8 так, чтобы нижняя часть трубы 3 располагалась в центре фигурного выреза на шине 7, служащей для установки контейнера с образцом 6. На столе на специальных салазках устанавливается на телескопической подставке зрительная труба 5 для наблюдений за отклонениями чувствительной системы и производства измерений. Зрительная труба устанавливается по высоте так, чтобы ее оптическая ось располагалась на высоте крепления зеркала чувствительной системы. Подсветка шкалы осуществляется дневным светом или от лампочки с внешним источником питания. Прибор оснащен двумя арретирами 12. При разарретировании системы вначале отпускается нижний арретир, затем верхний; при арретировании наоборот. В нижней торцевой части трубы 3 имеется демпферное устройство. При повороте головки демпфера изменяется глубина погружения нижнего магнита магнитных весов в полость трубки из красной меди. Благодаря этому регулируется степень затухания свободных колебаний крутильной системы прибора. В комплект магнитометра входит также градуировочное устройство, состоящее из катушки, вмонтированной в центре гетинаксового куба, и градуировочного пульта.
При измерении магнитометр устанавливается так, чтобы магнитные весы были ориентированы в плоскости магнитного меридиана, а стол для установки образцов широтно и горизонтально.
Контрольные вопросы:
1. К какому типу относится магнитометр МА-21?
2. Что представляет собой чувствительная система магнитометра МА-21?
3. Для чего нужны арретиры в магнитометре МА-21?
4. Для чего служит демпферное устройство?
5. Как устанавливается зрительная труба магнитометра МА-21?

Практическая работа № 1.
Решение прямой задачи магниторазведки для тел правильной и неправильной геометрической форм.
Цель работы: освоить решение прямой задачи магниторазведки для вертикально намагниченного пласта малой мощности по аналитическим формулам.
Магнитное поле геологического объекта можно рассчитать по теоретическим формулам, зная его форму, объем, элементы залегания, характер намагничения. Задача определения магнитного поля по заданным (известным) параметрам геологического тела называется прямой задачей. Прямая задача всегда решается однозначно, поскольку уравнения составляющих напряженности магнитного поля имеют единственное решение. Определение формы, размеров, элементов залегания, намагниченности тела по данным измерений магнитного поля обратная задача магниторазведки. Сложность решения обратной задачи состоит в том, что одна и та же форма аномалии может быть вызвана различными геологическими объектами или одним сложным по форме телом. Для однозначного решения обратной задачи применяют широкий комплекс геофизических методов с привлечением всех имеющихся геологических данных. При интерпретации материалов магниторазведки полагают, что искомый объект намагничен однородно.
Магнитное поле любого геологического тела на поверхности измерений имеет положительные и отрицательные значения относительно нулевого уровня съемки, принятого условно. Форма аномалий и соотношения между магнитными полями различных знаков зависят от направления и интенсивности намагничивания, глубины залегания, формы и размеров магнитовозмущающих объектов. Бесконечные сочетания различных комплексов пород, их отдельных минералого-петрографических разновидностей, условий залегания, многообразие форм и размеров структур обусловливают сложные магнитные поля и аномалии. Следовательно, необходимо знать критерии и признаки распределения магнитного поля над отдельными геологическими телами. Для этих целей разработана и постоянно совершенствуется теория магнитного поля намагниченных тел.
Задание: Вычислить вертикальную (Za) и горизонтальную (На) компоненты вектора магнитного поля для вертикально намагниченного пласта малой мощности по формулам:
Za =2*I*2*b*h/(x2+h2),
На=-2*I*2*b*x/(x2+h2).
По данным h=80 м , b=60м , I=0.8 А/м, необходимо рассчитать значения Zа и На в точках профиля х: 0 м, ±5 м, ±10 м, ±20 м, ±40 м, ±60 м, ±80 м, ±100 м, ±200 м, ±400 м, ±800 м. Вычисления значения Zа и На производятся с точностью до единиц нТл. 1 А/м =4
·*102 нТл.
Расчеты произвести в таблице. Рассчитанное поле Zа и На (в нТл) необходимо изобразить в виде графика. По оси абсцисс откладываются значения х в метрах (горизонтальный масштаб в 1 см – 100 м), а по оси ординат - значение Zа и На в нТл (вертикальный масштаб выберите сами).















Результаты работы:
1. Вычислить значения Zа и На и записать в таблицу.
2. Построить графики Zа и На.
3. Защитить практическую работу.

Лабораторная работа № 2.
Устройство магнитометра ММП-203. Подготовка магнитометра ММП-203 к работе.
Цель работы: изучить технические характеристики, устройство и взаимодействие основных блоков блок-схемы магнитометра ММП-203 и подготовку магнитометра к работе. Поверки и контрольные операции.
Результаты работы: описать технические характеристики, устройство и взаимодействие основных блоков блок-схемы магнитометра ММП-203 и подготовку магнитометра к работе. Поверки и контрольные операции.
Магнитометр пешеходный протонный ММП-203 относится к прецизионным (высокоточным) полевым измерительным приборам переносного типа и предназначен для измерения абсолютного значения индукции магнитного поля Земли при проведении высокоточных наземных магнитных съемок, Результаты измерений представляются в цифровом виде на пятиразрядном световом табло, обладающем повышенной контрастностью изображения. Диапазон измерений с магнитометром составляет 20000 – 100000 нТл; погрешность измерения ±1нТл; время установления рабочего режима не превышает 60с; максимальное быстродействие - 1 измерение в 3с; диапазон рабочих температур от -30°С до +50°С; питание - от батареи сухих элементов напряжением (13±3)В; масса рабочего комплекта - не более 6кг. Широкий диапазон рабочих температур н низкое энергопотребление (не более 2Вт) в сочетании с высокой точностью измерением и быстродействием определяют большие возможности практического применения магнитометра ММП-203.
В последних модификациях ядерно-протонных магнитометров применяется метод динамической поляризации ядер. В методе динамической поляризации ядер (ДПЯ) используется эффект Оверхаузера, заключающийся в том, что в некоторых веществах с сильным взаимодействием ядерных спинов с электронными можно создать дополнительную поляризацию одной спиновой системы, например, ядерной, за счет поляризации другой, например, электронной. Метод динамической поляризации ядер позволяет сократить продолжительность цикла измерения, а также проводить измерения одновременно с процессом поляризации. К недостаткам метода следует отнести недолговечность некоторых видов рабочего вещества, что создает неудобства при производственных магнитных съемках.
Протонные магнитометры ММП-203, конструктивно выполнены в виде двух раздельных блоков - магнитоизмерительного преобразователя (датчика) (МИП) укрепляемого на штанге (1) и измерительного блока в ранцевой подвеске (2) к которому крепится блок с батареями (3). Магнитометр ММП-203 прост в управлении, обслуживается одним оператором (рис. 1, 2).
Датчик протонного (ядерного) магнитометра обычно представляет собой цилиндрический сосуд из органического стекла с жидкостью, содержащей протоны (смесь воды со спиртом, керосин, раствор соли Фреми и т д.). Сосуд помещается в многовитковую катушку, настроенную в резонанс с частотой ожидаемого сигнала. Эта катушка используется как для возбуждения (поляризация), так и для съемки сигнала в виде ЭДС определенной частоты (эти функции катушки разделены во времени).

Рис. 1. Внешний вид магнитометра, Рис.2. Внешний вид магнитометра,
работающего на принципе ядерной прецессии работающего на принципе динамической поляризации ядер

Рис. 3. Обобщенная блок-схема протонного магнитометра.
Датчик (МИП) 1 соединен с релейно-переключающим устройством 2, которое автоматически осуществляет подключение датчика после прогрева схемы к поляризующей батарее 3. Затем, по истечении определенного времени, датчик переключается на усилитель 4 и по окончании записи показаний прибора выключается. После усилителя 4 сигналы поступают в прецизионный быстродействующий частотомер 5, а затем на регистратор 6.
Измерительный блок включает в себя всю электронно-измерительную схему прибора (блоки 2, 3, 4, 5, 6). Отсоединяемая нижняя часть блока предназначена для укладки батарей из сухих гальванических элементов (блок 3). На лицевой панели измерительного блока расположены: цифровое табло, выход сигнального кабеля и ручка управления прибором. Последняя объединяет в себе функции тумблера включения питания, переключателя поддиапазонов и кнопки «Пуск» (при нажатии вниз). Цифровые обозначения на переключателе поддиапазонов соответствуют значениям поля в тысячах нано тесла (нТл).
В днище измерительного блока под съемным люком размещены три тумблера, один из которых переводит прибор в режим автоматических измерений через каждые 60 секунд, второй обеспечивает возможность подключения на вход оконечного усилителя контрольного сигнала от кварцевого генератора, а третий служит для включения подогрева цифрового индикатора при работе в условиях отрицательных температур (ниже -10°C).
Подготовка магнитометра ММП-203 к полевым работам состоит в следующем:
1.Расконсервировать прибор, проверить его комплектность.
2.Подключить питание к прибору путем установки 10 элементов типа 373 «Марс» в соответствии со схемой.
3.Подсоединить кабель, выходящий с лицевой панели прибора, к магнитоизмерительному преобразователю (МИП).
4. Переключить тумблер «Работа-Контроль» в положение «Контроль».
5.Кратковременным нажатием ручки управления произвести измерение контрольной частоты для проверки точности отсчитывания прибора.
6.Тумблер «Работа-Контроль» переключить в положение «Работа» и в рабочем положении МИП произвести серию измерений, предварительно установив нужный поддиапазон. Если при этом показания прибора не различаются более чём на 2 нТл, магнитометр считается исправным и готовым к работе.
Контрольные вопросы:
1.На каком принципе работает протонный магнитометр ММП-203?
2.Какой эффект используется в методе ДПЯ в чем он заключается?
3.Что позволяет метод ДПЯ и его недостатки?
4.К какому классу точности относится протонный магнитометр ММП-203?
5. Какой диапазон измерений и погрешность измерений имеет протонный магнитометр ММП-203?
6. Как конструктивно выполнен протонный магнитометр ММП-203?
7. Что представляет собой датчик (МИП) протонного (ядерного) магнитометра ММП-203?
8. Зарисовать блок-схему магнитометра ММП-203 и перечислить из чего состоит измерительный блок?
9. Назначение тумблеров, расположенных в днище измерительного блока протонного магнитометра ММП-203?
10. Описать подготовку к работе протонного магнитометра ММП-203.

Лабораторная работа № 3.
Устройство магнитометра ММП-203МС.
Цель работы: изучить устройство магнитометра ММП-203МС.
Результаты работы: описать устройство магнитометра ММП-203МС.
Протонный магнитометр ММП-203МС относится к прецизионным (высокоточным) полевым измерительным приборам переносного типа и предназначен для измерения полного вектора магнитной индукции Т, работающий на принципе динамической поляризации ядер (ДПЯ, эффект Оверхаузера).
Область применения - выполнение магниторазведочных работ поиске и разведке месторождений полезных ископаемых, археологических изысканиях и других работах, связанных с необходимостью измерения индукции магнитного поля. По условиям эксплуатации магнитометр относится к геофизическим приборам, эксплуатируемым на открытом воздухе или под легким укрытием.
По желанию потребителя магнитометр может комплектоваться магниточувствительным преобразователем (МЧП - 1), работающем на принципе динамической поляризации ядер (ДПЯ, эффект Оверхаузера), либо преобразователем (МЧП - 2) с поляризацией на постоянном токе (традиционный тип).
Магнитометр, работающий на принципе ДПЯ (ММП-203МС), характеризуется более эффективной системой возбуждения сигнала при сравнительно небольших энергетических затратах (около 1.0 Вт). За счет малых габаритных размеров рабочей ампулы (примерно 50 см) он более устойчиво работает в градиентном поле и обеспечен системой автоматического поиска рабочего поддиапазона.
Магнитометр характеризуется относительно высокой чувствительностью (погрешность составляет ±1нТл), большим диапазоном измерений (20000-100000 нТл), относительно высоким быстродействием (продолжительность одного измерения до 3 с), массой 4,2 кг и значительно меньшей энергоемкостью (питание от батарей сухих элементов с напряжением 13±3 Вольт; потребляемая мощность около 2 Ватт). Прибор может работать при температурах от -30 до +50 оС. Время установления режима до 60 с. Результат измерений (в нТл) выдается на цифровой индикатор. В комплект прибора ММП-203МС наряду с магниточувствительным преобразователем (МЧП) входят: измерительный блок, батарейный отсек, соединительный кабель. МЧП при измерениях соединяют с измерительным блоком кабелем. Блок – схема магнитометра ММП-203МС аналогична блок-схеме магнитометра ММП-203.


Контрольные вопросы:
1. На каком принципе работает протонный магнитометр ММП-203МС?
2. К какому классу точности относится ММП-203МС?
3. Укажите основные технические характеристики ММП-203МС?
4. Что входит в комплект магнитометра ММП-203 МС?
5. Перечислите по блок-схеме из чего состоит измерительный блок ММП-203МС?
6. Укажите основные отличия ММП-203МС от ММП-203?

Лабораторная работа № 4.
Подготовка магнитометра ММП-203 МС к работе.
Цель работы: освоить процесс подготовки магнитометра типа ММП-203 МС к работе.
Результаты работы: описать процесс подготовки магнитометра типа ММП-203 МС к работе.
1. Распакуйте магнитометр ММП-203 МС, убедитесь в отсутствии механических повреждений на блоках магнитометра.
2. К эксплуатации прибора приступайте после ознакомления с техническим описанием и инструкцией по эксплуатации на данный магнитометр.
3. Установите на передней панели измерительного блока пусковую кнопку в положении ВЫКЛ.
4. Вскройте батарейную кассету на корпусе измерительного блока и установите в ней три элемента 3336 «Планета 2» и зафиксируйте их крышкой. Допускается применение элементов типа «Рубин-1» или КБС-Л-0,5. Питание от батарейного отсека предусмотрено для случая использования МЧП (работающего на принципе динамической поляризации ядер, эффект Оверхаузера) при пешеходной съемке.
5. При эксплуатации магнитометра в режиме магнитовариационной станции (МВС) с подключением цифропечатающего механизма питание магнитометра целесообразно осуществлять от аккумуляторной батареи или лабораторного источника постоянного тока, допускающих отбор мощности не менее 50 Вт.
6. Подсоедините выбранный источник питания к измерительному блоку.
7. Соедините кабелем измерительный блок с МЧП (магниточувствительный преобразователь).
8. Закрепите блоки в ранцевой подвеске.
9. Выберите место, свободное от переменных магнитных помех с градиентом не более 20 нТл/м.
10. Установите пусковую кнопку на передней панели измерительного блока в положении ВКЛ.
11. Сориентируйте МЧП в плоскости магнитного меридиана.
12. После включения питания автомат настройки принудительно устанавливает диапазон, соответствующий измеряемой магнитной индукции 50000 - 53000 нТл, независимо от истинного значения поля в точке опробования магнитометра. Поэтому при первом измерении магнитометр выполняет оценку магнитной индукции, а при повторном измерении устанавливает оптимальный диапазон и выполняет точное измерение. Признаком недостоверного измерения является мигание одного из разрядов на цифровом индикаторе. Контроль воспроизводимости магнитометра после включения питания следует оценивать, начиная со второго измерения.
13. Выполните несколько измерений. Если показания магнитометра находятся в пределах 0,2 нТл, а каждое измерение сопровождается индикацией напряжения батареи и звуковым сигналом, то магнитометр готов для выполнения съемки.
14. Проверьте работоспособность магнитометра в дополнительных режимах работы, для чего сначала установите пусковую кнопку в положение ВЫКЛ.
15. Затем установите пусковую кнопку в положение ВКЛ. Нажмите кнопку и, удерживая её, контролируйте состояние цифрового индикатора.
16. Примерно через 5 секунд на цифровом индикаторе начнется отсчет времени. По окончании счета отпустите кнопку. На цифровом индикаторе должен высветиться код 009999, соответствующий режиму автоматического поиска диапазона.
17. Запустите магнитометр нажатием кнопки на время более 3 секунды, после чего магнитометр с МЧП переходит в режим автопоиска. Признаком обнаружения оптимального диапазона является появление звукового сигнала, остановка автопоиска, вывод на цифровой индикатор измеренного значения магнитной индукции и переход магнитометра в режим ручного управления.
18. Выполните последовательно операции по п.п.15 и 16.
19. Коротким нажатием на пусковую кнопку (менее 3 с) установите код на цифровом индикаторе 000000.
20. Запустите магнитометр нажатием кнопки на время более 3 с. убедитесь в том, что магнитометр перешел в автоматический режим работы с интервалом 3 с.
21. Отсчитайте 10-15 циклов измерений, выполненных магнитометром. Запищите или запомните полное значение измеряемой магнитной индукции.
22. Нажмите пусковую кнопку и, удерживая её, убедитесь по цифровому индикатору в последовательном появлении числа среднего арифметического значения одно- или двухзначного числа среднего квадратического отклонения измеренной магнитной индукции. После отпускания кнопки прибор переходит в ручной режим работы.
Контрольные вопросы:
1.Что измеряет магнитометр ММП-203МС, в каком диапазоне и какой класс точности имеет?
2.При вводе магнитометра в эксплуатацию, какие манипуляции должны быть выполнены оператором?
3.При помощи какого питания осуществляется питание ММП-203МС при пешеходной съемке и при эксплуатации магнитометра в режиме магнитовариационной станции?
4.Какое выбирается место при осуществлении проверки ММП-203МС на работоспособность?
5.При первом включении прибора, какие измерения выполняются ММП-203МС и какие при повторном?
6.Что является признаком недостоверного измерения и с какого измерения можно контролировать воспроизводимость ММП-203МС?
7. Сколько выполняется измерений для проверки работоспособности и в каких пределах должны находится измерения?
8. Назовите режимы работы магнитометра ММП-203МС и в каком режиме прибор работает МВС?

Лабораторная работа № 5.
Устройство магнитометра Минимаг. Комплектность и устройство основных блоков.
Цель работы: изучить устройство магнитометра Минимаг, его комплектность и устройство основных блоков.
Результаты работы: описать устройство магнитометра Минимаг, его комплектность и устройство основных блоков.
Магнитометр Минимаг - портативная модель одноканального протонного магнитометра с упрощенной схемой управления, предназначенная для широкого производственного применения при поисках и разведке МПИ. Его можно использовать в качестве автономной магнитовариационной станции (МВС) для записи вариаций значения модуля индукции магнитного поля Земли, с программируемым циклом работы при максимальном быстродействии 1 измерение в 2 секунды.
Портативный протонный магнитометр Минимаг предназначен для измерения модуля геомагнитного поля (Т) при выполнении наземных магниторазведочных работ. Для измерения геомагнитного поля в магнитометре используется явление свободной прецессии протонов рабочего вещества, поляризация которого осуществляется на основе эффекта Оверхаузера. Отличительная  особенность этого магнитометра  состоит в том, что каждому измерению присваивается порядковый номер, по которому он  будет привязываться к пункту наблюдения на местности.
Технические характеристики магнитометра Минимаг:
- диапазон измерения магнитной индукции  20000-100000 нТл с погрешностью 0,01 нТл;
- предел средней квадратической погрешности измерения магнитной индукции, нТл : 0,07 в диапазоне от 30000 до 100000 нТл; 0,09 в диапазоне от 20000 до 100000 нТл;
- время установления рабочего режима не более 5 мин.;
- минимальная длительность одного цикла измерения 2 с.;
- диапазон рабочих температур – от -20 до +50оС;
- масса рабочего комплекта - 5,0 кг.         
Магнитометр имеет режим ручного управления и режим автоматических измерений с программируемым циклом работы от 2 c до 24 часов с шагом 1 с.
В памяти магнитометра хранится следующая информация: значение магнитной индукции в каждой точке измерения, порядковый номер измерения, время каждого измерения, служебная информация, введённая оператором (дата, номер участка, начальный номер).  Ёмкость памяти: 62000 измерений (пешеходная съёмка), 125000 измерений (запись  вариаций). 
Магнитометр состоит из трёх основных блоков (рис.1):

Рис.1. Ранцевая подвеска Минимаг: 1 - Магнитоизмерительный преобразователь; 2 - Пульт управления; 3 - Аккумулятор; 4 - Кнопка дистанционного пуска.
1. Магнитоизмерительный преобразователь (МИП), включающего в себя преобразователь первичный (ПП) с блоком возбуждения сигнала (БВС).
Преобразователь первичный (ПП) предназначен для получения сигнала свободной прецессии протонов рабочего вещества, помещённого в измеряемое магнитное поле. ПП содержит стеклянную ампулу с рабочим веществом, установленную в высокочастотном контуре (ВЧ-КОНТУР). Поверх ВЧ-контура расположены низкочастотные катушки (НЧ-КАТУШКИ). Во время поляризации в НЧ-КАТУШКИ подаётся небольшой постоянный ток подмагничивания, а в ВЧ-контур - высокочастотная энергия. После выключения поляризации в НЧ-катушках возникает ЭДС сигнала в виде затухающей синусоиды.
Блок возбуждения сигнала (БВС) состоит из генератора ВЧ и платы формирователя сигнала (ФС). Последний содержит узел коммутации, блок подстроенных конденсаторов и усилитель сигнала. Блок конденсаторов образует с НЧ - катушками ПП последовательный колебательный контур, настроенный на частоту сигнала. Настройку осуществляет процессор по предыдущему результату измерения. Сигнал прецессии усиливается и подаётся на пульт управления (ПУ) для измерения. Генератор ВЧ во время поляризации генерирует ВЧ энергию. Переключение узлов БВС на поляризацию и на измерение осуществляется узлом коммутации.
2. Пульт управления (ПУ). Основу ПУ составляет модуль управления (МУ), где в качестве процессора применена однокристальная микро ЭВМ. Последняя содержат на одном кристалле собственно процессор, оперативную память, память программ, таймеры-счетчики, компаратор. Они производят все операции по обработке и пересылке информации. Управление магнитометром производится с помощью клавиатуры, представленной кнопками управления.
3. Аккумуляторный источник питания. Электропитание всех узлов магнитометра осуществляется от аккумуляторной батареи +12В с применением вторичных источников питания. Для питания магнитометра применена свинцовая аккумуляторная  батарея 12 В типа LC-R123R4PG. емкостью 3,4 А
·ч при нормальных условиях. Достоинства аккумулятора – полная немагнитность, герметичность и большой срок службы (3-5 лет).
Контрольные вопросы:
1.Назначение магнитометра Минимаг и на каком принципе работает магнитометр Минимаг?
2.Отличительная особенность магнитометра Минимаг.
3.Основные технические характеристики магнитометра Минимаг.
4.Какие режимы работы имеет магнитометр Минимаг?
5.Объем памяти магнитометра Минимаг и какая информация хранится в ней?
6.Из каких основных блоков состоит магнитометр Минимаг?
7.Для чего предназначен и из чего состоит первичный преобразователь ит блок возбуждения сигнала?
8.Что составляет основу пульта управления и при помощи чего управляется магнитометр?


Лабораторная работа № 6
Подготовка магнитометра Минимаг к работе.
Цель работы: изучить подготовку магнитометра Минимаг к работе.
Результаты работы: описать подготовку магнитометра Минимаг к работе.
Органом управления магнитометра Минимаг является клавиатура (рис. 1), состоящая из 18 независимых кнопок с нормально разомкнутыми контактами, дополненная двумя кнопками (ПУСК и ПОДСВЕТ) и одним переключателем питания.
Для контроля отработки нажатие любой клавиши и кнопки ПУСК сопровождается коротким звуковым сигналом.
Расшифровка назначения кнопок управления:
ПУСК выполнение пробных или рядовых измерений в ручном режиме; запуск магнитометра в режим автоматических измерений;

· - включение подсветки ЖК-индикатора;
Клавиши с цифровым обозначением от 0 до 9 используются по прямому назначению для набора цифровых данных;
ESC – клавиша приоритетного выхода в основное меню из любого режима и в начальное окно из основного меню;
ENT – ввод команды, запуск часов после установки времени;
F – клавиша перехода в режим графического отображения;
«.» – клавиша смещения графика к центру;
«» - выполнение повторного измерения;
и - установка знака + или - ; возврат в предыдущее окно (); сдвиг кадра при просмотре памяти;
«» и «» - сдвиг курсора при наборе данных;

Подготовка магнитометра МИНИМАГ к работе состоит в следующем:
1. Распаковать магнитометр. Проверить комплектность магнитометра и убедиться в отсутствии механических повреждений на блоках.
2. При необходимости произвести подзарядку аккумуляторной батареи.
3. Закрепить функциональные блоки магнитометра в ранцевой подвеске и соединить блоки кабелями.
4. Включить питание магнитометра кнопкой включения на лицевой панели в положение красной точки.
Особое внимание перед началом измерений уделите проверке отсутствия у оператора намагниченных предметов, включая детали одежды и обуви.
После включения питания магнитометра в окне дисплея появится окно режима УСТАНОВКА (экран 1):

5. В магнитометре предусмотрено шесть основных режимов работы: УСТАНОВКА, ПРОБА, СЪЁМКА, ВАРИАЦИИ, ПРОСМОТР и ВЫВОД. Режим УСТАНОВКА разовый, только после включения магнитометра и после выполнения операции СТИРАНИЕ. Переключение режимов осуществляется кратковременным нажатием клавиши «РЕЖ» последовательно (по замкнутому кольцу). Режим УСТАНОВКА предусматривает установку даты, времени и синхронизацию хода внутренних часов магнитометра.
6. С помощью клавиш управления курсором «» или «» и клавиш цифрового перебора «» или «» произвести набор даты (в формате - день, месяц, год) и времени (в формате часы, минуты, секунды).
При изменении любого разряда часов последние останавливаются; пуск часов производится нажатием клавиши «ПУСК».
7. Для выполнения пробных измерений, нажмите клавишу «РЕЖ». После этого на экране дисплея магнитометра отобразиться окно режима ПРОБА (экран 2).

Показания даты и часов корректировке не подлежат.
Число 064928 означает объем свободной памяти, эквивалентный числу измерений, выполняемых в режиме магнитометра (число может быть от 0 до 064928). Пробные измерения выполняются с целью контроля исправности магнитометра и оценки качества сигнала.
8. Для выполнения пробных измерений кратковременно нажать на клавишу «ПУСК». Пробные измерения не заносятся в память магнитометра. Экран дисплея пробных измерений будет представляться в следующем виде (экран 3) (цифры условные). При повторном нажатии на клавишу «ПУСК» измеренное значение поля дополниться средним значением поля первого и второго измерения (Тср), а также величиной среднеквадратического значения
· из этих величин. Сигнал прецессии сопровождается звуковой индикацией.

где N - число выполненных измерений; Д - достоверность выполненного измерения; Е - напряжение источника питания.
Контрольные вопросы:
1.Что является органом управления магнитометра Минимаг и укажите назначение кнопок управления?
2.В чем состоит подготовка магнитометра Минимаг к работе?
3.Перед началом измерений на что надо обратить особое внимание перед началом измерений и почему?
4.Какие основные режимы работы имеет магнитометр Минимаг?
5.При нажатии какой клавиши осуществляется переключение режимов?
6.Что предусматривает режим «УСТАНОВКА» магнитометра Минимаг и с помощью каких клавиш производится набор?
7.Как производятся выполнение пробных измерений магнитометром Минимаг и с какой целью и заносятся ли они в память магнитометра?
8.Чем сопровождается сигнал прецессии магнитометра Минимаг?

Лабораторная работа № 7.
Устройство магнитометра М-33. Подготовка магнитометра М-33 к работе.
Цель работы: изучить устройство и подготовку магнитометра М-33 к работе.
Результаты работы: описать устройство и подготовку магнитометра М-33 к работе.
Квантовый магнитометр М-33 предназначен для проведения наземных магнитных съемок при пешем передвижении. Прибор обеспечивает высокую точность и производительность работ. Измерения и регистрация абсолютной величины (В) или приращений (
·В) магнитной индукции геомагнитного поля могут осуществляться как с остановкой прибора на точке наблюдении, так и непосредственно в движении. Кроме того, прибор может работать в автоматическом режиме измерений для регистрации вариаций геомагнитного поля через каждые 15; 30 или 60 с. Получение отсчетов предусмотрено как визуально, по световому табло (в коде 1-2-4-8), так и в цифровой форме на диаграммной ленте при помощи цифропечатаюшего регистратора.
Технические характеристики магнитометра М-33: погрешность отсчитывания ±1 нТл или ±0,1 нТл; среднеквадратическая погрешность измерения до ±1,5 нТл при погрешности отсчитывания ±1 нТл и до ±0,2 нТл при погрешности отсчитывания ±0,1 нТл; диапазон измерений 20000 - 80000 нТл; нестабильность показаний во времени - не более ±0,35 нТл за 1 ч и до ±1,5 нТл за 8 ч; погрешность измерений от колебаний температуры окружающего воздуха - до ±0,2 нТл/°С. Питание прибора осуществляется от аккумуляторной батареи напряжением 6,3 В. Время установления нормального рабочего режима не превышает 30 мин - при температуре окружающего воздуха ±20 °С и 45 мин - при температуре окружающего воздуха - 10 °С. Масса прибора в рабочем положении 10 кг.
Внешний вид магнитометра показан на рис. 1. Прибор состоит из магниточувствительного 2, 6 и измерительно-регистрирующего 1 блоков и аккумуляторной батареи 4.

Рис. 1. Магнитометр М-33 (внешний вид).
Блоки соединяются между собой кабелем 3. Магниточувствительный блок укреплен на штанге 5 и в процессе съемки переносится от точки к точке одним оператором. Измерительно-регистрирующий блок и аккумуляторная батарея переносятся в ранцевой подвеске другим оператором.
Квантовыми называются магнитометры, работающие на принципе оптической накачки, хотя по международной терминологии группа квантовых магнитометров значительно шире. Магнитометры на принципе оптической накачки основаны на взаимодействии магнитных моментов атомов рабочего вещества (пары щелочных металлов – Na (натрий), К (калий), Rb (рубидий), Cs (цезий) или инертные газы Не (гелий), Аr (аргон), Кr (криптон) и др.) с внешним магнитным полем (эффект Зеемана).
Сущность эффекта Зеемана состоит в том, что энергетические уровни атомов жидких, газообразных и парообразных веществ, находящихся в магнитном поле, расщепляются на несколько подуровней.
Структурная схема магнитометра М-33 (рис.2). Для записи показаний частотомера прибор снабжен малогабаритным цифропечатающим механизмом, регистрирующим знамени: магнитного поля в цифровом виде на бумажной ленте.

Рис. 2. Структурная схема магнитометра М-33. 1 – магниточувствительный блок, 2 – электронный частотомер,
3 – цифропечатающий регистратор, 4 – преобразователь напряжения, 5 – источник питания.
Подготовка магнитометра М-33 к работе разделяется на два этапа:
На первом этапе производятся: зарядка и проверка аккумуляторной батареи; заправка бумажной ленты в цифропечатающий регистратор и проверка наличия красящего вещества на смазывающем ролике регистратора; профилактический осмотр состояния соединительных кабелей и штепсельных; разъемов, а также ранцевой подвески; проверка снаряжения оператора, работающего с МЧБ, на отсутствие намагниченных предметов.
На втором этапе выполняются: включение магнитометра и проверка выхода его в нормальный рабочий режим в соответствии с инструкцией по эксплуатации; проверка правильности функционирования всех блоков путем выполнения пробных замеров; установление оптимальных условий ориентации магнитоизмерительного преобразователя по максимальному уровню сигнала, фиксируемого на стрелочном индикаторе; проверка плотности соединений штепсельных разъемов для исключения возможности появления «сбоев» при работе в движении; установка заданных параметров прибора (величины отсчитывания интервала вывода временных отметок) для съемки.
Контрольные вопросы:
1. Назначение квантового магнитометра М-33?
2. Что измеряет магнитометр М-33?
3. Какие пределы и погрешности измерений имеет магнитометр М-33?
4. На каком принципе работают квантовые магнитометры?
5. На чем основан принцип оптической накачки?
6. В чем состоит сущность эффекта Зеемана?
7. Какие блоки входят в состав структурной схемы магнитометра М-33?
8. Как проводится подготовка магнитометра М-33 к работе?

Лабораторная работа № 8.
Устройство магнитометра ММ-60. Подготовка магнитометра ММ-60 к работе.
Цель работы: изучить устройство магнитометра ММ-60 и освоить процесс подготовки магнитометра к работе.
Результаты работы: описать устройство магнитометра ММ-60 и процесс подготовки магнитометра к работе.
Магнитометр пешеходный квантовый ММ-60 предназначен для измерения и регистрации модуля вектора магнитной индукции магнитного поля Земли в полевых и стационарных условиях, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, инженерных изысканий (прослеживание трасс трубопроводов, поиск погребенных стальных конструкций и т. п.), археологических работ.
Принцип действия магнитометра ММ-60 заключается в преобразовании с помощью квантового первичного преобразователя модуля вектора магнитной индукции в электрический сигнал, обработке сигнала, преобразовании его в цифровой код, трансляции кода в процессорнный блок, где осуществляется преобразование цифрового кода в единицы магнитной индукции - нанатесла (нТл) с последующим представлением результата измерения на цифровом табло и занесением результата измерения в энергонезависимую память.
Магнитометр имеет ручное и автоматическое управление; в автоматическом режиме интервал между измерениями магнитной индукции от 3 до 99 с с дискретностью 1 с. Выбор автоматического режима измерений позволяет использовать магнитометр как базовую вариационную станцию, а так же для поиска крупных, глубокозалегающих ферромагнетиков на большой территории. В ручном режиме, при нажатии кнопки на штанге датчика или на панели прибора, позволяет провести быструю, детальную магнитосъемку, с малым шагом, например для магнитометрических исследований древних поселений и стоянок.
Технические характеристики магнитометра ММ-60. Магнитометр обеспечивает измерение модуля вектора магнитной индукции в диапазоне от 20000 до 100000 нТл. Изменение измеренной магнитной индукции не превышает 1,0 нТл за 8 часов непрерывной работы. Время установления рабочего режима не более 45 мин. Магнитометр обеспечивает измерение магнитной индукции с циклами 0,1; 0,5; 1,0 с. Диапазон рабочих температур, от -10 до +40°С. Масса прибора в рабочем положении 12 кг.
Магнитометр ММ-60 состоит из трех основных частей: магнитоизмерительного преобразователя (МИП), содержащего оптическую систему с электронным блоком, измерительно-регистрирующего блока (БИР) и аккумуляторного блока (12V, 9Ah) (рис.1). Для обеспечения работоспособности квантового преобразователя необходимо возбудить пары цезия-133 лампы накачки и стабилизировать резонансное излучение на заданном уровне.

Рис.1. Внешний вид магнитометра ММ-60.
Квантовый магнитоизмерительный преобразователь (МИП) преобразует магнитную индукцию в электрический сигнал, который по кабелю поступает в БИР и состоит из следующих основных блоков: квантового оптического и электронного блока. Квантовый оптический блок представляет собой термостатированную конструкцию, где установлена лампа накачки с индуктором в эллипсоидном отражателе, три камеры поглощения с радиокатушками и с тремя циркуляторными поляроидами, фотодетектор, нагреватель и термодатчик. Лампа накачки - стеклянный шарообразный баллон диаметром 10 мм, наполненный парами цезия-133 (не радиоактивен); пары лампы накачки возбуждаются высокочастотным электромагнитным полем индуктора, подключенного к генератору высокой частоты. Электронный блок включает в себя: генератор возбуждения лампы накачки с системой стабилизации излучения, блок термоавтоматики, усилитель сигнала с фазовращателем.
Измерительно-регистрирующий блок (БИР) обеспечивает фильтрацию сигнала, поступающего с МИП, преобразование его в код, который затем поступает в микропроцессорный блок и состоит из следующих основных блоков: блока фильтрации и умножения частоты на принципе ФАПЧ, преобразователя частота-код (измеритель частоты), микропроцессорного блока управления, блока памяти программ, блока энергонезависимой памяти, блока клавиатуры, блока индикации.
Питание магнитометра осуществляется напряжением +12В от аккумуляторной батареи.
Подготовка магнитометра ММ-60 к работе:
1. Установить магнитоизмерительный преобразователь на точку измерения, измерительно-регистрирующий блок отнести на длину кабеля (около 7 м).
2. Соединить кабелем с тремя разъемами блоки магнитометра и блок питания.
3. Включить питание БИР, поставить тумблер включение питания в положение «+12В», и проконтролировать напряжение питания БИР, по стрелочному индикатору проверить режим аккумуляторного блока. При нормальной величине напряжения стрелка индикатора должна находится в верхнем секторе и показывать не менее 50 делений.
4. С целью контроля выхода на режим спектральной лампы МИП следует установить переключатель режимов контроля в положение "СС". При этом, в начальный момент после включения питания будет наблюдаться максимальное отклонение стрелки индикатора режимов контроля. По мере разогрева спектральной лампы отклонение стрелки будет уменьшаться. Стрелка индикатора установится на деление шкалы, соответствующее нормальному режиму работы лампы, через 3-5 мин после включения БИР.
5. Установить переключатель в положении «ТП» и по включению и отключению индикатора убедиться в работоспособности системы обогрева оптической системы. Для приведения ее в рабочее состояние необходимо после включения питания нажать кнопку «ПУСК».
6. Установить контрольный переключатель в положение «КЧ» и проверить работу измерительно-регистрирующего тракта магнитометра по цифровому табло.
7. Проверить работу электронных часов, для чего переключить магнитометр в режим автоматических измерений.
8. Проверить работоспособность запоминающего устройства ОЗУ, для чего перевести переключатель в положение «УПК», на программном переключателе набрать произвольный код, тумблер «+ПК- -ПК» установить в положение «+ПК», контрольный переключатель перевести в положение «КЧ» и нажать кнопку «ПУСК».
Контрольные вопросы:
1.Назначение и принцип действия магнитометра ММ-60?
2.Какие режимы работы имеет магнитометр ММ-60 и как они используются?
3.Перечислите основные технические характеристики магнитометра ММ-60.
4.Из каких блоков конструктивно состоит магнитометр ММ-60?
5.Назначение квантового МИП и что он представляет собой?
6.Назначение квантового БИР и из каких блоков он состоит?
7.Опишите подготовку магнитометра ММ-60 к работе.

Лабораторная работа № 9.
Устройство протонного магнитометра GSM – 19Т.
Цель работы: изучить устройство протонного магнитометра типа GSM – 19Т.
Результаты работы: описать устройство протонного магнитометра типа GSM – 19Т.
Протонный прецессионный магнитометр GSM-19T – это прибор, обладающий высоким качеством обработки данных, эффективностью проведения исследований и возможностью подключения дополнительных опций. Высокая эксплуатационная надежность, эффективные режимы работы для быстрой загрузки данных, – прибор GSM-19T специально разработан для получения самых высоких результатов, имеет встроенную GPS для исследований, где необходимо высокоточное определение месторасположения. Прибор GSM-19T используется для регистрации значений модуля полного вектора напряженности геомагнитного поля. Принцип действия GSM-19T основан на измерении частоты протонной прецессии в магнитном поле.
Протонный магнитометр GSM-19T является лидером по показателям чувствительности (0,15 нТл – 1 Гц, 0,05 нТл – 4 Гц, абсолютная погрешность ±0,2 нTл), объему памяти 32Мб, функциональным возможностям вариационной станции. Диапазон измерений от 20 000 до 120 000 нTл. Период измерений: 0,5; 1; 2; 3; 4; 5; 60 сек. Рабочая температура: от -40 єC до +50 єC.
Большой объем памяти, составляющий 32Мб (с возможностью увеличения до 64Мб) позволяет пользователю с легкостью осуществлять даже самое длительное исследование. Программируемая вариационная станция - это дополнительная функция магнитометра GSM-19Т, которая позволяет прибору в отсутствие оператора работать в соответствии с заранее запрограммированным расписанием.
Передача содержимого памяти GSM-19T во внешнее устройство (компьютер) осуществляется с помощью интерфейса RS232C. Также возможны как оперативная, так и постоперационная пересылка данных.
Магнитометр GSM-19Т состоит из блоков (рис.1):
1. Датчик с кабелем RS-232 представляет собой двойную катушку индуктивности, разработанную для снижения уровня помех и усиления устойчивости градиентов к воздействию. Катушки защищены от электростатики, и содержат в герметичной ВЧ ёмкости из боросиликатного стекла специальную насыщенную протонами жидкость. Пополнение жидкости не желательно.
2. Магнитометры быстрого действия снабжены 2 типами кабелей для датчиков: коаксиальным для ВЧ поляризации и экранированным для передачи сигнала.
3. Штанга состоит из секций в виде алюминиевых трубок (дополнительно прилагаются также пластиковые трубки). Данная конструкция позволяет менять высоту датчиков над поверхностью земли во время режима съемки. Для получения наиболее точных результатов следует использовать всю длину штанги.
4. Операторский терминал (измерительный пульт) включает электронные схемы, 16-клавишную панель, графический дисплей (64x240 пиксел, или 8x30 символов), силовые, входные, выходные соединители и соединители для датчиков. Клавишная панель используется также для включения и выключения прибора.

Рис.1. Внешний вид магнитометра GSM-19Т.
Контрольные вопросы:
1.Какими достоинствами обладает магнитометр GSM-19Т?
2.Что измеряет магнитометр GSM-19Т и принцип его действия?
3.Опишите основные технические характеристики магнитометра GSM-19Т.
4.Что обеспечивает большой объем памяти магнитометра GSM-19Т?
5.Может ли магнитометр GSM-19Т работать в качестве МВС и объяснить почему?
6.При помощи чего осуществляется передача содержимого памяти магнитометра GSM-19Т во внешнее устройство?
7.Из каких блоков состоит магнитометр GSM-19Т?
8.Назовите особенности конструкции датчика магнитометра GSM-19Т?
9.Что включает в себя операторский терминал магнитометра GSM-19Т?

Лабораторная работа № 10.
Устройство магнитометра-градиентометра MMPOS-2.
Цель работы: изучить устройство магнитометра-градиентометра MMPOS-2.
Результаты работы: описать устройство магнитометра-градиентометра MMPOS-2.
Магнитометр-градиентометр MMPOS-2 это высокоточный прибор, предназначенный для измерения для измерения модуля индукции магнитного поля методом динамической поляризации ядер (страна производитель Россия). MMPOS-2 может использоваться как для проведения пешеходных съемок, так и в качестве стационарной вариационной станции.
Технические характеристики магнитометра-градиентометра MMPOS-2:
- диапазон измерения магнитного поля: 20 000 - 100 000 нТл;
- абсолютная погрешность - 1 нТл;
- среднеквадратичная погрешность измерения: < 0,01 нТл (для цикла 3 сек);
- возможность подключения GPS приемника;
- цикличность измерений 1, 2, 3 сек;
- дисплей LCD 240х128;
- влагозащищенная клавиатура - 32 клавиши;
- диапазон температур от -20 до +60;
- объем памяти в режиме вариаций 25000 изм., объем памяти в режиме площадной съемки, включая GPS 80000 изм.
Комплектация магнитометра-градиентометра МMPOS-2 (рис.1):
1. Градиентометрический процессорный датчик POS-2;
2. Регистратор (накопитель данных) DLPOS V2.0-gps;
3. Аккумулятор Pb 12 – 7Ah (2шт.);
4. Специализированный рюкзак (в комплекте) обеспечивает свободу рук благодаря креплению на нем датчика Оверхаузера POS-2, накопителя данных DLPOS и аккумулятора.

Рис. 1. Внешний вид магнитометра-градиентометра МMPOS-2.
Лицевая панель магнитометра-градиентометра МMPOS-2 накопителя данных содержит графический дисплей с разрешением 240x128 точек и клавиатура, состоящая из 32 клавиш (рис.2).

Рис. 2. Внешний вид лицевой панели накопителя данных DLPOS.
Клавиатура накопителя магнитометра-градиентометра МMPOS-2 состоит из нескольких функциональных групп клавиш:
- Клавиша включения и выключения питания - расположена слева над дисплеем накопителя данных.
- Клавиши контраста и подсветки индикатора - расположены справа над дисплеем накопителя данных.
- Клавиши управления курсором - расположены в левом верхнем углу лицевой панели накопителя. Далее по тексту они будут называться: LEFT - перемещение курсора влево, RIGHT -перемещение курсора вправо, UP - перемещение курсора вверх и DOWN - перемещение курсора вниз.
- Клавиши управления ENTER, SAVE, NEXT, ESC. Клавиша ENTER для удобства расположена как слева, так и справа на лицевой панели накопителя данных.
- Функциональные клавиши F1 - F5. Клавиши расположены под индикатором накопителя данных.
- Клавиши редактирования 0-9, «.», «-», DEL. Клавиши расположены справа на лицевой панели накопителя данных.
- Клавиша альтернативной функции ALT. Эта клавиша изменяет функции других клавиш клавиатуры при одновременном нажатии с ними.
Контрольные вопросы:
1. Назначение и принцип работы магнитометра-градиентометра MMPOS-2.
2. Опишите технические характеристики магнитометра-градиентометра MMPOS-2.
3. Из каких блоков конструктивно состоит магнитометр-градиентометр MMPOS-2.
4. Укажите объем памяти в режиме вариаций и в режиме площадной съемки
5. Что содержит лицевая панель накопителя данных магнитометра-градиентометра MMPOS-2?
6. Опишите назначение клавиш магнитометра-градиентометра MMPOS-2.

Лабораторная работа № 11.
Устройство квантовой магнитовариационной станции МВЛ-308 и подготовка к работе.
Цель работы: изучить устройство и принцип действия квантовой магнитовариационной станции МВЛ-308.
Порядок работы: описать устройство и принцип действия квантовой магнитовариационной станции МВЛ-308.
Квантовая магнитовариационная станция МВЛ-308 предназначена для измерения и регистрации изменений модуля вектора индукции магнитного поля Земли во времени (магнитных вариаций) с целью введения поправок в данные магнитных съемок. Станция представляет собой квантовый самогенерирующий магнитометр, работающий на принципе оптической накачки на парах цезия с преобразованием частоты прецессии в цифровой код.
В ее состав входят магниточувствительный блок (МЧБ) I, кабель II, блок преобразования (БПР) III, перфоратор IV, аналоговой регистратор V (рис. 1).

Рис. 1.Блок-схема магнитовариационной станции МВЛ-308.
Магниточувствительный блок (МЧБ) I. В первичном преобразователе 1 вырабатывается сигнал переменного тока, частота которого пропорциональна величине измеряемой индукции магнитного поля. Стабилизация температуры в рабочем объеме первичного преобразователя осуществляется системой терморегулирования 2. Узел питания МЧБ 3 обеспечивает питание всех его устройств.
МЧБ соединен с БПР соединительным кабелем II. По этому кабелю на МЧБ подается напряжение питания и от МЧБ на БПР - сигнал прецессии.
Блок преобразования (БПР) III. С помощью преобразователя частота-код 4 частота прецессии преобразуется в параллельный цифровой код, являющийся цифровым эквивалентом измеряемого значения индукции. Этот код через преобразователь цифра-аналог подается на регистратор V и поступает на устройство согласования и отображения информации 5. В состав этого устройства входят электронные часы, преобразователь кодов, усилитель и устройство отображения. Электронные часы, состоящие из генератора опорной частоты и счетчиков, формируют импульсы, синхронизирующие работу всех устройств станции, и цифровые коды, обеспечивающие привязку результатов измерений ко времени. Коды магнитного поля и времени через преобразователь кодов и усилитель управляют записью информации на перфоратор IV. Одновременно значения магнитного поля и времени отображаются на цифровом табло, а метки времени поступают на регистратор V каждую минуту и служат для привязки аналоговой записи ко времени.
Питание всех узлов БПР осуществляется от сети переменного тока 220 В 50 Гц с помощью системы питания 6, содержащей понижающий трансформатор, выпрямители и стабилизаторы. Перфоратор и регистратор питаются непосредственно от сети переменного тока 220 В 50 Гц.
Подготовка станции МВЛ-308 к работе. При измерениях станция МВЛ-308 должна устанавливаться на достаточном удалении от источников промышленных помех. Блок преобразования, перфоратор и аналоговый регистратор устанавливаются на столе в сухом протапливаемом помещении. МЧБ размещается на открытой площадке или под укрытием из немагнитного материала (палатка, будка), расположенном на расстоянии 45 м от сооружений. После включения и прогрева станции последовательно проводят проверку и калибровку аналогового регистратора, блока преобразования и перфоратора. Затем выполняют пробную запись информации на аналоговом регистраторе и перфораторе.
Для учета магнитных вариаций при производстве магнитных съемок помимо специальных вариационных станций могут быть использованы обычные магнитометры того же типа и класса точности, что рядовые приборы (квантовые и протонные, работающие в автоматическом режиме).
Контрольные вопросы:
1.Назначение квантовой МВЛ-308.
2.На каком принципе работает квантовая МВЛ-308?
3.Какие блоки входят в состав квантовой МВЛ-308?
4.Какие устройства входят в магниточувствительный блок МВЛ-308 и их назначение?
5.Какие устройства входят в блок преобразования МВЛ-308 и их назначение?
6.При помощи чего соединены блоки МЧБ и БПР?
7.Что входит в состав устройства согласования и отображения информации и их назначение?
8.Подготовка станции МВЛ-308 к работе.
9.Какие приборы могут использоваться для учета магнитных вариаций?

Лабораторная работа № 12.
Аппаратура для измерения магнитных свойств горных пород и руд ПИМВ-М (ИМВ-2).
Цель работы: изучить устройство измерителей магнитной восприимчивости ПИМВ-М.
Результаты работы: описать устройство и принципа работы прибора ПИМВ-М.
Для измерения магнитной восприимчивости
· (каппа) наибольшее распространение получил индукционный способ, основанный на том, что при внесении магнитной среды или образца в рабочую область датчика (катушек, питаемых переменным током) изменяется поток магнитной индукции.
Портативный измеритель магнитной восприимчивости (каппаметр) ПИМВ-М относится к современным приборам, в основе работы которых лежит принцип действия дифференциального магнитного моста. ПИМВ-М предназначен для измерения магнитной восприимчивости горных пород в полевых условиях на обнажениях, образцах, кернах буровых скважин. ПИМВ-М используется при проведении геологического картирования, петромагнитных исследований и решает задачу дифференциации горных пород и руд по значению магнитной восприимчивости в диапазоне от -1 до 1 ед. СИ с чувствительностью до 1Ч10-5ед. СИ.
Прибор ПИМВ-М измеряет частоты при размещении первичного преобразователя «в воздухе» и в момент, когда катушка преобразователя вплотную прикладывается ( поверхности образца. Кажущаяся магнитная восприимчивость (
·к) рассчитывается по формуле:

где F0 - частота колебаний «в воздухе»; F - частота в присутствии магнитной среды; k - калибровочный коэффициент прибора; h - коэффициент определяемый пользователем.
Относительная погрешность измерения не превосходит ±10%. Объем внутренней памяти - 1000 отсчетов. Питание прибора осуществляется от 2-х элементов. Время непрерывной работы прибора не менее 6 часов. Время установления рабочего режима не превышает 5 минут с момента включения прибора. Прибор имеет интерфейс RS232C для передачи содержимого памяти во внешнее устройство. Диапазон рабочих температур от - 10°С до +50°С. Габаритные размеры прибора - 75 х 215 мм. Масса прибора в чехле - 0,8 кг.
Прибор ПИМВ-М обеспечивает:
1) вычисление среднего значения измеряемой величины магнитной восприимчивости;
2) введение поправочного коэффициента (на размеры образца, диаметр керна и т.д.);
3) передачу содержимого памяти во внешнее устройство с помощью интерфейса RS232C.
Назначение органов управления ПИМВ-М (рис. 1):
Клавиша ВКЛ: Включение-Выключение;
Клавиша И: Измерение-Калибровка. Увеличение адреса при просмотре памяти;
Клавиша Р: Переключение режимов работы. Набор цифры в режиме изменения параметров. Включение передачи в режиме вывода информации на внешнее устройство;
Клавиша С: Запись метки. Подсчёт среднего значения. Уменьшение адреса при просмотре памяти;
Одновременное нажатие клавиш И + С: Установка и выход из режима измерения с записью.
















Рис. 1. Органы управления ПИМВ-М
Контрольные вопросы:
1. Какой способ получил наибольшее распространение для измерения магнитной восприимчивости и на чем он основан?
2. Назначение ПИМВ-М, принцип действия и где используется?
3. Что измеряет ПИМВ-М и в каких ед. измерения?
4. Формула для расчета кажущейся магнитной восприимчивости?
5. Технические характеристики ПИМВ-М.
6. Что обеспечивает ПИМВ-М?
7. Назначение органов управления ПИМВ-М.

Лабораторная работа № 13.
Аппаратура для измерения магнитных свойств горных пород и руд КТ-10.
Цель работы: изучить устройство измерителя магнитной восприимчивости КТ-10.
Порядок работы: описать устройство и принцип работы измерителя магнитной восприимчивости КТ-10.
Измеритель магнитной восприимчивости нового поколения KT-10 - новая разработка компании Terraplus, предназначен для быстрого измерения магнитной восприимчивости обнаженных горных пород в естественном залегании, буровых кернов и крупных кусков горных пород в полевых условиях (рис.1). В основе работы прибора КТ-10 лежит принцип действия дифференциального магнитного моста.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Рис.1. Внешний вид измерителя магнитной восприимчивости KT-10.
Технические характеристики измерителя магнитной восприимчивости КТ-10: чувствительность 0,000001 единиц СИ (1х10-6 ед.СИ); диапазон измерения от 0,000001 до 0,99999 ед. СИ с автоматическим переключением диапазонов измерения; рабочая частота 10 кГц; частота измерений - 20 измерений в секунду в режиме сканирования (Scan); запоминающее устройство до 500 результатов измерений, без записанных на диктофон примечаний; время непрерывной работы прибора приблизительно 100 часов, без использования диктофона; диапазон рабочих температур -20...60°C; габаритные размеры 200Ч57Ч30 мм; диаметр катушки 65 мм, с углом 45 градусов, масса прибора 0,3 кг.
Преимущества измерителя магнитной восприимчивости КТ-10:
1.При использовании на ровной поверхности прибор KT-10 обладает чувствительностью, которая на порядок превышает чувствительность предыдущих моделей (0,000001 единиц СИ).
2.Для выполнения измерений на неровной поверхности прибор KT-10 может быть снабжен щупом. Если вы можете установить непосредственный контакт с образцом грунта, прибор можно использовать без щупа. Для того, чтобы добиться большей точности показаний прибора, щуп нужно прижать к полевому образцу или к обнаженной породе, или нужно держать прибор параллельно поверхности. Кроме того, прибор обеспечивает автоматическую коррекцию и отображение величины истинной магнитной восприимчивости.
3.Прибор KT-10 снабжен функцией усреднения данных с возможностью настройки ее параметров пользователем. Вы можете сохранить большое число последовательных показаний, полученных при измерении магнитной восприимчивости образца, а также их усредненное значение и стандартное отклонение для контроля качества.
4.Во встроенном энергонезависимом запоминающем устройстве прибора KT-10 можно сохранить до 1000 результатов измерений. Также сохраняются средние значения и стандартное отклонение. Используя цифровой диктофон, встроенный в прибор KT-10, оператор может записать комментарий длительностью до одной минуты, относящийся к конкретному показанию.
5.Прибор KT-10 осуществляет сканирование с частотой до 20 показаний в секунду, обеспечивая тем самым больший объем информации. Кроме того, оператор может добавить к комплекту данных маркеры, с помощью которых можно определить место выполнения измерений.
6.При использовании прибора KT-10 в режиме сканирования (Scan Mode), громкоговоритель позволяет оператору следить за изменением результатов измерения магнитной восприимчивости при помощи звукового сигнала переменного тембра, который отражает относительную интенсивность показания. Кроме того, через громкоговоритель можно осуществлять запись на диктофон и воспроизведение голосовых комментариев.
7.Для отображения результатов измерения магнитной восприимчивости в приборе KT-10 используется высококонтрастный жидкокристаллический дисплей с разрешением 104Ч88 пикселей, который также служит в качестве интерфейса для управления прибором. В диалоговом режиме оператор может обращаться к различным функциям с помощью двух кнопок и графического меню. Иконки на дисплее сообщают оператору о состоянии источника питания, об установлении соединения Bluetooth, о поддержке системы GPS, и так далее.
8.В приборе KT-10 стандарты связи USB используются по умолчанию в качестве режима передачи данных. Это обеспечивает быструю передачу измеренных значений и оцифрованной речи на любой персональный компьютер с операционной системой Windows. Разъем USB может также использоваться для обновления аппаратно-программного обеспечения и настройки параметров.
9. Функция беспроводной связи Bluetooth является стандартным оснащением прибора KT-10. Поэтому, когда оператор использует систему GPS с поддержкой функции Bluetooth, это позволяет ему сохранять в запоминающем устройстве KT-10 координаты GPS вместе с результатами измерений. Функция Bluetooth, кроме того, может использоваться для выгрузки из устройства результатов измерений вместе с оцифрованной речью.
10. Прибор KT-10 v2 проходит калибровку на заводе-изготовителе; однако, пользователь может повторно калибровать прибор в полевых условиях, используя для этого эталон магнитной восприимчивости (поставляется в комплекте с прибором). Можно также использовать образец с известной магнитной восприимчивостью.
11. Конструкция прибора KT-10 соответствует стандартам IP65, и гарантирует защиту от пыли, а также обеспечивает дополнительную защиту в дождливых условиях, или в условиях высокой влажности.
Управление прибором КТ-10 осуществляется 1 кнопкой с функцией вверх/вниз.
Источник питания две алкалиновые или аккумуляторные батареи размера AA.
Прибор KT-10 поставляется в небольшой сумке с пенопластовой вставкой. Сумку можно закрепить на ремешке и с комфортом носить на запястье. Кроме того, в сумку можно поместить комплект запасных батарей и щуп.
Контрольные вопросы:
1. Назначение прибора КТ-10 и принцип действия?
2. Что измеряет прибор КТ-10, в каких ед. измерения и какую чувствительность имеет?
3. Технические характеристики прибора КТ-10.
4. Что предусмотрено для выполнения измерений на неровной поверхности прибором KT-10?
5. Какие показания могут сохраняться в памяти прибора КТ-10 и какое количество?
6. Какую возможность дает использование цифрового диктофона, встроенного в прибор KT-10?
7. Что обеспечивается при передаче данных, используя по умолчанию связь USB?
8. При помощи чего можно провести калибровку прибора КТ-10 в полевых условиях?
9. Что гарантирует конструкция прибора KT-10?
10. При помощи чего осуществляется управление прибором КТ-10?


Лабораторная работа № 14.
Устройство и принцип действия денситометра.
Цель работы: изучить устройство денситометра, процесс подготовки денситометра к работе.
Порядок работы: описать устройство денситометра, процесс подготовки денситометра к работе.
Плотность горных пород и руд можно определить широко известным методом гидростатического взвешивания. Определив вес образца в воздухе (P1) и в воде (Р2), плотность можно определить по формуле

Однако в практике гравиразведочных работ наибольшее распространение получил метод определения плотности образцов горных пород и руд денситометром.
Денситометр представляет собой коромысловые весы специальной конструкции. Внешний вид. прибора представлен на рис. 1. На подставке 1 устанавливается стойка 2, сверху к ней крепится кронштейн. На подвижном стержне кронштейна зажимным винтом закрепляется головка прибора, представляющая собой сложной формы коромысло 5 со стрелкой 10, укрепленной на оси в центре круговой шкалы 7. Головка денситометра устанавливается так, чтобы подъемные винты 8, имеющиеся с тыльной стороны головки, попали в соответствующие углубления на поверхности кронштейна.

Рис.1. Внешний вид денситометра.
Подготовка прибора к работе состоит в следующем:
1. Собрать прибор.
2. Проверить правильность установки головки денситометра. Для этого необходимо предварительно отнивелировать головку с помощью подъемных винтов 8 по круглому уровню 9, установленному в верхней части головки. Затем, отпустив арретиры 6, разарретировать коромысло весов, навесить на его левое плечо подвес для груза 3, установить на подвес груз порядка 100 г и проверить, устанавливается ли стрелка весов напротив деления «1» шкалы прибора. При необходимости исправить нивелировку прибора до совмещения стрелки с единицей шкалы.
3. Снять подвес для груза и навесить на правое плечо коромысла весов подвес для образцов 12. Путем вращения гайки-грузика 4 на верхней шпильке левого плеча коромысла добиться такого положения, когда весы остаются в равновесии при любом наклоне коромысла. В конце регулировки положение гайки-грузика должно быть зафиксировано контргайкой.
Измерения денситометром производятся в следующем порядке:
1. Навесить полнее для груза на левое и подвес для образков на правое плечо коромысла. К подвесу для образцов прикрепить с помощью нитки образец 14. Нагружая левое плечо коромысла весов грузом из разновеса, добиться, чтобы стрелка денситометра установилась строго напротив индекса - крайнего справа штриха круговой шкалы 11.
2. Уравновесив таким образом весы, погрузить образец 14 в сосуд с водой 13, так чтобы oн не касался дна и стенок сосуда и был полностью покрыт водой. Дождавшись успокоения колебаний весов, взять отсчет по шкале в единицах плотности (г/см3) с точностью до 0,01.
Контрольные вопросы:
1.Объяснить способ определения плотности горных пород методом гидростатического взвешивания.
2.Устройство и принцип действия денситометра.
3.Подготовка денситометра к работе.
4.Порядок измерения денситометром.

Практическая работа № 2.
Решение прямой задачи гравиразведки для тел правильной и неправильной геометрической формы.
Цель работы: приобрести навык в решении прямой задачи гравиразведки для геологических объектов простой геометрической формы.
Задание: объект имеет примерно сферическую форму радиуса R=50 м и избыточную плотность (=0,9 г/см3. Глубина залегания центра тяжести тела h=100 м.
1. Пользуясь расчетными формулами, решить прямую задачу гравиразведки (рассчитать распределение значений
·gа (мГл) по профилю на поверхности наблюдений)

·gа =
где G = 6,67*10-11 м3/кг*с2 – гравитационная постоянная, h – глубина до центра шара (м), х – расстояние от начала координат системы до точки наблюдения (м), М – избыточная масса (кг), определяемая в виде:

где V = - объем шара (м3); R – радиус шара (м);
· – избыточная плотность (г/см3).
2. Записать результаты вычислений в таблицу.
3. Построить график зависимости
·gа (силы тяжести) для значений х, заданных в таблице 1.
Таблица1
х,102 м
х2,104 м
х2+h2,104 м

· х2+h2,102 м
(х2+h2)3/2,108 м

·gа, мГл

-3






-2,5






-2






-1,5






-1






-0,5






0






0,5






1






1,5






2






2,5






3






4. Защитить практическую работу.

Лабораторная работа № 15.
Внутреннее и внешнее устройство гравиметра ГНУ-К.
Цель работы: изучить внутреннее и внешнее устройство гравиметра ГНУ-К.
Результаты работы: описать внутреннее и внешнее устройство гравиметра ГНУ-К.
Гравиметр состоит из корпуса с чувствительной системой и работающими элементами и внешнего теплоизолирующего контейнера (рис.1). Внешний контейнер представляет собой стальной цилиндр (кожух) 2 с установочными винтами 4 внизу. По дну и стенкам кожуха проложен слой теплоизоляции. В контейнер вставляется сосуд Дьюара 3 – полый цилиндрический стакан с посеребренными двойными стенками. Корпус гравиметра, в котором установлены стойки для крепления кварцевой системы, представляет собой герметичный металлический стакан, из которого выкачан воздух.
Любой ремонт, связанный со вскрытием системы гравиметра, выполняется только в специализированной мастерской экспедиции. На верхней панели гравиметра расположены уровни 11, отсчетное устройство 10 с микрометренным винтом, Г-образный термометр, отверстие для доступа к диапазонному винту, которое закрыто текстолитовым стержнем, окуляр микроскопа 7, патрон для лампы и отверстие для доступа к штуцеру, через который выкачивается воздух из системы. В корпус гравиметра вставлен в сосуд Дьюара. Для более плотного соединения и избежания повреждений сосуда Дьюара на корпус гравиметра надет шерстяной чехол.

Рис. 1. Общий вид гравиметра ГНУ-К.
а - внешний вид гравиметра: 1-установочные винты; 2-отсчетное микрометрическое устройство; 3-окуляр;
б - разрез гравиметра: 1-средняя часть гравиметра; 2-внешний кожух; 3-сосуд Дьюара; 4-установочный винт; 5-теплоизоляция; 6-ручка для переноски; 7-окуляр; 8-верхняя плата; 9-вакуумная камера; 10-отсчетное микрометрическое устройство; 11-уровень; 12-теплозащитный столб.

Счетчик гравиметра состоит из 3-х дисков. На первом диске 1 нанесены штрихи, пронумерованные через один четными цифрами. По нему отсчитываются целые обороты микровинта относительно отсчетного индекса 5. Если, например, отсчетный индекс находится между цифрами 7 и 8, то следует записывать семь оборотов. Шкала оборотов имеет 15 делений.
На другом (основном) диске 3, соединенном с микровинтом 4, нанесено 100 делений. Каждый пятый штрих удлинен. Каждое десятое деление подписано цифрами от 0 до 90. Подписи делений «идут» против часовой стрелки. По этой шкале снимаются десятые и сотые доли оборота микровинта. При этом, отсчетным индексом является нулевой штрих третьей шкалы - нониуса 2. По ней снимаются тысячные доли оборота. Шкала имеет 10 делений. Пятый штрих длиннее остальных. Длина шкалы равна 19 делениям основной шкалы. Тысячная доля оборота соответствует порядковому номеру штриха шкалы-нониуса, который точно совпал с каким либо делением основной шкалы. Снятие тысячных долей оборота микровинта аналогично снятию десятых долей миллиметра на штангенциркуле. Если нулевой штрих шкалы расположен например, между 90 и 91 штрихом основной шкалы, то следует записать 90 сотых. Пример снятия отсчета по шкале гравиметра приведен на рис.2. отсчет по гравиметру равен 7,909 оборота.
Рис.2. Отсчетное устройство гравиметра
Контрольные вопросы:
1. Описать устройство внутренней части гравиметра.
2. Описать устройство внешней части гравиметра.
3. Для чего служит сосуд Дьюара?
4. В каких единицах снимается отсчет по шкале гравиметра ГНУ-К?
5. Объяснить на примере снятие отсчета по шкале гравиметра.

Лабораторная работа № 16.
Устройство и принцип действия чувствительной системы кварцевого гравиметра ГНУ-К.
Цель работы: изучить устройство и принцип действия чувствительной системы кварцевого гравиметра ГНУ-К.
Результаты работы: описать устройство и принцип действия чувствительной системы кварцевого гравиметра ГНУ-К.
Чувствительная система гравиметра ГНУ-К (рис. 1). На кварцевой рамке (1) натянута тонкая кварцевая нить (2), на которой укреплены: маятник (3), рычаг с главной астазирующей пружиной (4), диапазонный рычаг с диапазонной пружиной (5) и винтом (6). С основной несущей нитью связаны также элементы системы температурной компенсации - рамка (10), нить компенсации линейной составляющей температуры (11), пружина компенсации нелинейной составляющей температуры (12), рычаг (13), укрепленный на оси (15) и металлическая нить (14). Измерительная рамка (7) с рычагом и пружиной (8) соединяется с микрометрическим винтом (9), на котором укреплена шестеренка счетчика оборотов.

Рис.1. Чувствительная система гравиметра ГНУ-К
Астазирующая пружина служит для повышения чувствительности гравиметра. Диапазонным винтом можно грубо подстраивать наиболее удобный отсчет на исходной точке съёмки, где значение поля силы тяжести принято за нулевое. Измерения приращений силы тяжести
·g осуществляется компенсационным способом. На пунктах наблюдений маятник (3) под действием силы тяжести отклоняется вниз или вверх.
Вращая микрометрический винт (9) и натягивая или опуская пружину (8), оператор выводит маятник в горизонтальное положение. Мерой измеряемого приращения силы тяжести служит количество оборотов винта (9), необходимое для компенсации отклонения маятника.
Регистрация положения маятника оптическая. На конце маятника установлен тонкий кварцевый стерженек (21). Положение маятника контролируют в окуляре, в который луч света попадает от лампочки (16), проходя через систему линз (17), отражаясь в зеркальце (18) и преломляясь в призме (19). В окуляре блик маятника виден колеблющимся справа налево. Для того чтобы амплитуда качания маятника была не более пределов видимости окуляра, конец маятника помещен между зубцами вилки ограничителя колебаний (рис. 2).

Рис.2. Поле зрения трубы микроскопа гравиметра
Все элементы системы, кроме нити (14) и ограничителя выполнены из плавленого кварца, поскольку у кварца очень мал температурный коэффициент расширения. Однако под действием температуры изменяется хрупкость кварца, поэтому в гравиметре предусмотрены меры к уменьшению влияния внешних температурных воздействий.
На тонкой нити, являющейся осью вращения, укреплен рычаг (маятник) с массивным грузиком на конце. Маятник удерживается в исходном положении силой натяжения главной (астазирующей) пружины, (нижний конец которой через рычаг прикреплен к маятнику) и силой закручивания нити подвеса маятника.
При изменении силы тяжести маятник прибора отклоняется от положения равновесия, растягивая главную пружину и закручивая нить подвеса до тех пор, пока момент силы тяжести не будет уравновешен моментом главной пружины и моментом закручивания нити подвеса. Действие силы тяжести компенсируют, закручивая измерительные пружины. Для фиксации маятника в положении равновесия на нем имеется индекс, который совмещается в поле зрения окуляра микроскопа с нулевым делением шкалы. В момент совмещения индекса маятника с нулевым делением шкалы берут отсчет в делениях шкалы микрометра (оборотах).
Для перевода показаний прибора в делениях шкалы микрометра в единицы изменения силы тяжести - миллигалы (мГл), используют переводной коэффициент - цену деления гравиметра С (т.е. значение в мГл, соответствующее одному обороту шкалы микрометрического винта). Цену деления гравиметра определяют при эталонировании.
Контрольные вопросы:
1. Из каких элементов состоит чувствительная система гравиметра ГНУ-К?
2. Перечислите, какие элементы системы связаны с основной несущей нитью?
3. С каким устройством соединяется измерительная рамка с рычагом и пружиной?
4. Назначение астазирующей пружины и диапазонного винта.
5. Каким способом осуществляются измерения приращений силы тяжести
·g?
6. Что служит мерой измеряемого приращения силы тяжести?
7. Объясните как контролируется положение маятника?
8. Какими силами маятник удерживается в исходном положении?
9. Что происходит с маятником прибора при изменении силы тяжести?
10. Что потребуется сделать, чтобы перевести обороты микрометра в мГл?

Лабораторная работа № 17.
Эталонирование гравиметров.
Цель работы: изучить способы определения цены деления гравиметра.
Результаты работы: описать процесс эталонирования гравиметра методом сравнения и методом наклона.
Для перевода отсчетов по гравиметру в оборотах (Sобор) в мГал необходимо знать цену оборота измерительного винта C, мГал/оборот - масштабный коэффициент.
Определение цены деления гравиметров выполняется посредством измерений известных (эталонных) значений приращения силы тяжести. Операция определения цены деления гравиметра называется эталонированием гравиметра.
Цена деления гравиметра (цена деления шкалы счетчика измерительного устройства прибора) может быть найдена различными способами. Наибольшее применение получили метод сравнения и метод наклона гравиметра.
Эталонирование гравиметров методом сравнения выполняется на эталонных полигонах. Эталонные полигоны созданы везде, где есть организации, ведущие гравиметрические работы. Полигон представляет собой систему из нескольких пунктов, где уже известны значения g и расположенных в плане и по высоте так, чтобы приращения силы тяжести были достаточно велики (порядка 100 мГл), а время проезда между пунктами небольшим. Это позволяет определять цену деления с относительной погрешностью около 10-4 мГл. Эталонирование на полигоне дает возможность одновременно исследовать несколько гравиметров.
Эталонировочный рейс выполняется по схеме пункты 1-2-1-2-1-2-1. Одновременно в рейсе эталонируются 5-10 гравиметров. В каждом измерении фиксируются время измерения, температура прибора и отсчет по микрометру. Цена деления определяется по формуле С =
·g/
·S, где
·g = g2 - g1 - приращение силы тяжести в мГл,
·S = S2 - S1- разность отсчетов на пунктах 1 и 2.
Эталонирование методом наклона. Выполняется в специальных установках для эталонирования гравиметров в полевых условиях УЭГП-2 с теодолитным устройством, позволяющим с необходимой точностью измерять углы наклона калибруемого гравиметра. При определениях цены деления гравиметра способом наклона используют специальную эталонировочную наклоняющую плиту («экзаменатор») или наклоняют прибор с помощью установочных подъемных винтов.
Установка УЭГП-2, имеющая, как и гравиметр, вертикальный круг высокоточного оптического теодолита ОТ-02 с точностью измерения углов 0,2 радиана дуги. Возможность измерения наклоном любого значения приращения позволяет определить цену деления гравиметра. У этого метода эталонирования есть недостаток - в установку помещается только один гравиметр. Время на одно измерение цены деления установкой УЭГП-2 составляет 5-7 минут, тогда как на полигоне, при методе сравнения, для этого нужно порядка 2 часов. Цена деления определяется по формуле:

где g – абсолютное значение силы тяжести в мГл,
· - угол наклона гравиметра (в радианах),
·S - разность отсчетов между исходным положением и при наклоне гравиметра.
Величина угла наклона в радианах может быть вычислена по формуле
·=h*n/b, где h - шаг подъемных винтов прибора, b - база винтов (значения h и b приводятся в паспорте прибора); n - число оборотов подъемного винта корпуса прибора.
Цена деления гравиметра может быть как положительная, так и отрицательная.
Контрольные вопросы:
1.Определение масштабного коэффициента гравиметра.
2. Что называется эталонированием гравиметра?
3. Способы определения цены деления гравиметра.
4. Определение цены деления гравиметра на эталонном полигоне методом сравнения.
5. По какой формуле рассчитывается цена деления гравиметра в методе сравнения?
6. Определение цены деления гравиметра на установке УЭГП-2 методом наклона.
7. По какой формуле рассчитывается цена деления гравиметра в методе наклона на установке УЭГП-2?
8. По какой формуле можно найти величину угла наклона?

Лабораторная работа № 18
Изучение характера смещения нуль-пункта гравиметра.
Определение интервала времени становления показаний гравиметра.
Цель работы: изучить процесс изучения закономерностей смещения нуль-пункта гравиметра и процесс определения интервала времени становления показаний гравиметра.
Результаты работы: описать процесс исследования закономерностей смещения нуль-пункта гравиметра и процесс определения интервала времени становления показаний гравиметра.
1. Изменение во времени показаний гравиметра в одном и том же пункте наблюдений называется смещением нуль-пункта гравиметра. Смещение нуль-пункта гравиметра вызвано неидеальной упругостью измерительной системы: под нагрузкой упругие свойства материала, из которого изготовлен чувствительный элемент гравиметра, изменяется во времени.
График изменения отсчетов по гравиметру во времени, называется графиком смещения нуль-пункта прибора, в общем случае представляет кривую линию, характер которой зависит от конструкции прибора и его индивидуальных особенностей. В процессе полевых работ смещение нуль-пункта гравиметра тщательно изучают для последующего введения поправок в результаты полевых наблюдений. Графики смещения нуль-пункта обычно строят по результатам повторных наблюдений в одних и тех же пунктах в различные моменты времени в течение рабочего дня.
Определение смещения нуль-пункта:
а) Гравиметр устанавливают в рабочее положение на жесткое основание и в течение 10 часов через равные промежутки времени берут отсчеты по отсчетному устройству;
б) По результатам исследования строят график зависимости отсчетов отвремени. По оси абсцисс откладывают время наблюдения T (час), а по оси ординат соответствующий отсчет в S (мГл). Все полученные на графике точки последовательно соединяют между собой;
в) Если все точки графика легли в пределах точности на одну прямую,значит такое смещение нуль-пункта у данного гравиметра линейно во времени (рис.1). Вывод по рис.1 - смещение нуль-пункта гравиметра ГНУ-КВ можно считать линейным во времени.

Рис.1. График зависимости S от T.
Полученное значение смещения нуль-пункта не должно превышать значения, указанного в ГОСТ 13017.
2. Под действием переменных нагрузок во время транспортировки чувствительная система гравиметра сильно возбуждается. В результате колебаний изображение маятника на окулярной шкале становится нечетким (размытым), что мешает точному наведению индекса маятника на нуль окулярной шкалы. Поэтому, перед снятием отсчета по гравиметру требуется время для успокоения системы - «время становления отсчета». Оно определяется следующим образом:
а) Гравиметр устанавливают на вибростенд и подвергают вибрации с частотой 20 Гц и амплитудой около 0,2 мм в течение 10 минут.
б) Затем, в течение 20 минут берут отсчеты по гравиметру через 1 минуту. Отсчеты переводят в мГал и вычисляют
·g:

· g = C *
·S (мГал), где
· S = S - S0 (обороты).
в) По результатам вычислений строят график зависимости
·g от t (рис.2). Погрешность единичного измерения силы тяжести берется из ГОСТ 13017. Через точку пересечения линии 1 с кривой
·g проводят перпендикуляр к оси абсцисс, который отсечет время становления отсчета tcm. Допустимая величина tcm < 3 min. Чем меньше tcm, тем лучше гравиметр.
По графику времени становления отсчета гравиметра видно, что время становления - 3 минуты соответствует ГОСТ 13017. При выполнении гравиметрической съемки значения по гравиметру можно снимать только по истечению интервала времени становления отсчета гравиметра.
.
Рис.2. График зависимости
·g от t.
Контрольные вопросы:
1.Что называется смещением нуль-пункта гравиметра и чем оно вызвано?
2. Что называется графиком смещения нуль-пункта гравиметра, что он собой представляет и для чего изучается смещение нуль-пункта гравиметра?
3. Как происходит процесс определения смещения нуль-пункта гравиметра?
4. Как определяется линейность смещения нуль-пункта гравиметра по графику?
5. Для чего необходимо определение времени становления показаний гравиметра?
6. Как проводиться процесс определения времени становления показаний гравиметра?
7. Какая допустимая величина интервала времени становления показаний гравиметра?

















Перечень рекомендуемых учебных изданий

Основные источники:
Бондаренко В.М. Общий курс геофизических методов разведки. М. Недра,1986г.
Бродовой В.В. Геофизические методы разведки рудных месторождений. М. Недра, 2010г.
Воскресенский Ю.Н. Полевая геофизика. Учебник. М.: Издательский дом Недра, 2010.
Гершанок Л.А., Курс магниторазведки, Пермь, ПГУ, 2008г.
Гравиразведка Справочник М.Недра 1981г.
Гринкевич Г.И. Магниторазведка. М.Недра, 2007г.
Дортман Н.Б. Физические свойства горных пород. М. Недра, 1984г.
Заводские инструкции по аппаратуре и оборудованию.
Инструкция по гравиразведке. М. Недра, 1984г.
Инструкция по магниторазведке. М. Недра, 1981г.
Кошелев И.Н. Гравитационная и магнитная разведка, практикум. Киев. Высшая школа, 1984г.
Правила безопасности при геологоразведочных работах. - М.: Недра, 1991г..

Электронные учебники:
Геофизика: учебник / Под ред. В.К. Хмелевского. -2-е изд. – М.: КДУ, 2009г.
Гусев Е.В. Методы полевой геофизики. Томск. 2012г.
Кузьмин В.И. Гравиметрия учеб. пособие- Новосибирск: СГГА, 2011г.
Новиков К.В. Магниторазведка: Учебное пособие. Часть 1. – М.: 2013г.
Серкеров С.А.; Гравиразведка и магниторазведка. Изд-во: Недра, 2006г.
Утёмов Э.В. Гравиразведка. Казань, 2009г.
Хмелевской В.К., Костицын В.И. Основы геофизических методов: учебник для вузов – Пермь: Перм. ГУ, 2010г.
Хасанов Д.И. Магниторазведка. Казань: Казанский государственный университет, 2009г.

Интернет-ресурсы:
http://www.mining-enc.ru/rubrics/gornoe-delo/
http://www.geoprofi.ru/














13PAGE \* MERGEFORMAT14215


13PAGE 15





Рис 2.6. Оптическая схема гравиметра





Рисунок 3Рисунок 2Рисунок 1Рисунок 4Рисунок 5Рисунок 1Рисунок 1Рисунок 1Рисунок 2Рисунок 1Рисунок 10Заголовок 1Заголовок 515