摘要：在天然气水合物勘探中，海底的泥底辟和泥火山构造是重要的研究对象。理论和实践均证明：磁力探测在海洋工程地质调查中是一种十分有效的手段，特别是在井场调查、管线以及海底电缆路由调查当中，针对不同的研究目的分别采用不同的调查方法均能获得满意的效果。它的优势在于不仅能够探测暴露于海底的磁性异常体，同时对于覆盖于海底以下的磁性异常体同样有效。
关键词：质子磁力仪；磁力勘探；海洋工程
人们在早期的生产实践活动中就已经对地磁场有了初步的认识，磁力线是从地球的北极出发一直延伸到地球的南极的，随着时间的推移，科技在不断进步，磁力仪的种类发展越来越来多。众所周知，磁法勘测在海洋地理调查中起着至关重要的作用，所以海洋磁力仪的普及使用也在海洋调查中大面积开展起来。
1.海洋磁力仪的原理与应用
在被大家熟知每一片地球区域，相关磁力场都是有规律的存在与分布着的。某一区域的的磁力场如果受到外界铁质物体的入侵，则这个磁力场将会受到铁质物体在磁力场中产生的相对于本磁力场的外力作用，从而对该磁力场造成干扰。这些外力干扰基本上都是存在于这个入侵的铁质物体的周围的磁力在磁场中的相关应用可以帮助工作人员测量出某个地球区域的磁场强度，如果磁场受到外来入侵，导致了场强变化，放置在其中的磁力仪也会相应地改变磁力数值，由于能够改变磁力场的物质都是铁磁物质构成的，所以磁力仪能够勘测出任何会使磁力场发生改变的物体，同样，磁力仪的使用能够满足人们的应用需要。海洋磁力仪就是测量地球磁力场强度的一款精度很高的测量设备。海洋磁力调查时一种利用岩矿物质的磁性差异进行探测的方法。作为海洋调查中的一种常规的调查方法，被广泛应用于海洋科学考察。资源调查和工程勘察等项目中。如利用大洋海底磁异常条带序列来解释海底板块扩张、搜索海底铁磁性目标物、探查海底管线位置和走向，以及探索如推覆构造、碳酸盐、盐丘等地震屏蔽层等。正是因为磁力测量技术这种独有的性能，使得其它海洋地球物理勘察手段无法取代它在海洋调查中的地位。海洋磁力测量与回声勘探，海洋重力和海洋地震勘探等技术共同组成了现代海洋地球物理勘探重要的技术手段。磁力仪的两种基本类型分为质子旋进式与光泵式两种
2.海洋磁力仪
2.1 质子旋进式磁力仪标准质子旋进式磁力仪是将少量附有氢原子核的液体，比如说甲醇或者煤油之类的，装入其传感器中。在这些液体中，除了氢原子核能够显示较为微弱的磁矩，其的自旋磁矩并没有被抵消，液体中的其他分子的自旋、电子轨道以及原子核自选的所有相关磁矩都被成对地进行了彼此抵消。氢原子在外磁场强度为零值时的磁矩取向是任意无规则的。当传感器中富含氢原子的液体周围被附加上了由线圈产生的强大的人造磁场，则这个然早磁场会引起液体中的大量质子向同一方向自旋，并且这些质子的排列方向都是定向地以人造磁场方向为自旋轴进行排列的。一旦这种人造磁场消失，就会发生质子旋进现象，具体表现为氢原子在地磁场力与其的原本持有的自旋惯性的相互作用下以同样的相位往磁场方向旋进。在质子旋进的初期阶段，由于质子的相位相同，通过其磁性的宏观显示，质子有周期性在容器外的线圈进行切割，从而发出相应地电感应的信号，切割频率与其的旋进频率是大体相同的。但是热搅动会引起进动一致性的降低，这就会使得电感应信号也随之发生很大的改变，具体表现为电感应信号的急剧下降，所以，要在衰变线的0.5s也就是心噪值较高时来对质子的旋进频率进行详细具体的测量。然后通过对旋进信号的频率测量结果的出地磁场的场强大小。
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2.1.1 Overhauser磁力仪
Overhauser是质子旋进式磁力仪的一种，尽管它与标准质子旋进式相比有了很大的改进，Overhauser是通过质子—电子偶合现象达到质子极化的目的。一种通过特殊加工的含有一种自由放射性原子的化学试剂被加入到富质子液体中。当被暴露于特定跃迁能级相应的低频射线中时，游离电子很容易被有效激发。此时它并不辐射出射线以释放能量，而是将能量传送给附近的质子。这就说明Overhauser磁力仪最大输出信号取决于化学试剂的设计，而不是取决于输入传感器的能量。在没有外界磁场作用于液体时，其中质子磁距无规则地任意指向，不显现宏观磁距。
2.1.2 sea spy磁力仪sea spy磁力仪作为质子旋进式磁力仪的发展与延伸，虽然它也是以质子自旋共振原理为基础的，但是其较质子旋进磁力来说还是做了相当大的改进的。sea spy磁力仪的相关效应是通过电子-质子的偶合现象达到质子极化这一目标的,这是sea spy磁力仪与质子旋进最大的不同之处。sea spy磁力仪是将一种经过特殊处理的富含着带有一个游离电子的放射性原子的相应的化学试剂添加到富质子液体当中。其中的游离电子在暴露于某种特定的跃迁能级较低的低频射线中被有效地激发，它将自己的能量就近传给相近的质子，但是并不辐射出射线来释放相关能量，这样在对质子的极化时就不需要施加过于强大的人造磁场。sea spy磁力仪最大输出信号是由相关的化学试剂来决定的，其预输入传感器的能量并无太大关系。所以，只使用l-2w的能量磁力仪传感器就能够清楚产生相关的强大进动信号，这是标准的质子磁力仪则即使耗费上千瓦的能量也无法匹敌的，sea spy磁力仪很大程度上提高了质子磁力仪的可用信息量，相比于标准的，其的采样频率是相当高的。sea spy磁力仪拥有着标准质子磁力仪同样的优良精确特性，其也具有很强的长期稳定性，所以，sea spy磁力仪作为质子磁力仪的扩展与延伸，其更具灵敏度，对电能的节约也是很明显，带宽更大。
2.2 光泵磁力仪
因为由光泵作用排列好的原子磁矩，在特定频率的交变电磁场的作用下，又将产生共振吸收作用，打乱原子的排列情况。发生共振吸收现象的电磁场的频率与样品所在点的外磁场强度成一比例关系，故测定这一频率就可以测出外磁场的值。常用的工作元素有；钾(K39)；铷(Rb87，Rb85)；铯(Cs133)；氦(He4，He3)等。光泵磁力仪按线路结构特点又可分为跟踪式及自激式两大类。这类磁力仪的特点是灵敏度高，可达±0.01伽马（即nT），可以测定总磁场强度的绝对值，没有零点掉格及温度影响，工作时不需准确定向，适于在运动条件下进行高精度快速连续测量，如航空磁测和海洋磁测等。
海洋磁力仪的操作实际上是非常简单的，磁力仪一般经过基本测试后，在以后几个月内的实际使用中都不需要做大的调整，不过在每次的船上作业前还是建议检修海洋磁力仪，确保机器的正常运转，在航海船只受地域以及风浪影响的时候,经常会出现船上铁制品的客观遗失，在样的情况下就可以应用海洋磁力仪，其可以发挥很大的作用。
总结
海洋磁力仪是海洋工程中重要的探测工具，随着磁力仪技术的发展，在工作中不仅探测到磁力异常点，而是探测到所测物体的大小、深度等多种特征，并且磁力仪在其他如军事、探矿等领域中也被广泛应用，磁力探测必将在海洋工程中发挥越来越大的作用。
参考文献
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论文作者:高宋寒
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/9
标签：磁力论文; 质子论文; 海洋论文; 磁场论文; 氢原子论文; 海洋工程论文; 海底论文; 《基层建设》2017年第11期论文;