为实现地磁矢量场长期稳定可靠的监测目标，提供高分辨力、低噪声和长期稳定特点的相对记录仪器。研制的磁通门传感器采用高导磁率坡莫合金作为磁芯材料，激励线圈直接缠绕在高塑性、较高持久蠕变强度的环形合金骨架上，感应线圈和补偿线圈缠绕在低温度系数的玻璃钢骨架上，抑制外界温度对传感器输出的影响，获得较低的温度系数；同时采用悬挂磁探头的方式，消除因观测墩的倾斜导致的漂移，这通常是相对记录仪器基线漂移的主要原因，以及观测仪器在安装过程中因水平调节而引入的安装误差。悬挂机构采用具有与特殊钢相当高硬度和耐磨性的铍铜制作成无磁万向节，使其具有自动校平功能，实现以Z轴倾斜±6°内自动调平。

1.小型化磁通门探头，磁探头磁芯采用1J86坡莫合金薄带软磁材料，经1100度高温退火处理后具有最大磁导率 µm 50000 Gs/Oe、高饱和磁场强度 Bs 0.23T和极低的矫顽力 Hc 0.0164 Oe ，使其对微弱磁场信号反应灵敏。磁芯直径从原先50mm缩小为30mm；

2.悬挂磁探头结构，采用一种传感器轴心面与地理水平面重合度自动修正调整机构，保证初始安装时三分量传感器的轴心所在面与地理水平面始终重合，消除仪器初始安装过程因水平调节引入的误差.调整机构的核心为万向节，采用与特殊钢相当高硬度和耐磨性的铍铜制作；

3.磁探头锁紧及密封结构，自锁装置包括一个旋杆和一个位于悬挂传感器下方的升降托盘，同时基座也设有密封槽，这样可以保证磁探头的整体密封性。通过调节升降调节装置，使升降调节装置的顶端与探头装配机构的底端固定锁紧或有一定距离，从而实现磁探头装配机构处于锁紧或悬挂状态。

图1 悬挂磁探头结构示意图       图2 磁探头锁紧及密封结构示意图

研制三轴磁通门传感器台站试运行在天津静海地震台开展，样机2020年1月至6月的基线值月剩余标准偏差σD、σH、σZ的最大值分别为 0.68nT, 0.58 nT和 0.44 nT。 

图3 样机2020年1月至6月Z、H、D三分量基线值曲线

图4 悬挂式磁通门磁力仪整机的整机示意图和实物图

研制的悬挂式磁通门传感器具有噪声低、体积小、重量轻且长期稳定性高的特点，以及制作成本低非常适用于地面台站磁场记录、空间磁场测量、地质勘探等多个磁场测量场合；同时实现了整机一体化设计，便于携带和简易架设，非常适用于地震短临跟踪和磁异常区域的加密观测。

研究成果发表于“Measurement Science and Technology ”2021，研究受国家重点研发计划专项（2019YFC1509504-02）、国家重大科学仪器设备开发专项（2014YQ100817-2）和国家自然科学基金（41404141）共同资助。

【相关文献列表】

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【作者简介】

王晓美，女，满族，1979年7月出生，博士，高级工程师。一直从事地磁观测仪器的研制、地磁观测技术以及地磁数据处理工作。磁测传感器包括磁通门磁力仪、感应式磁力仪、非晶丝磁传感器、TMR芯片级磁传感器、dIdD矢量磁力仪等；地磁观测技术包括磁通门磁力仪标定校准技术及定型入网技术要求、地磁密集台阵观测、地震危险区短临跟踪观测和地磁观测数据一致性分析及校正。

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