OM2020 带 非 磁 性 WILD T1 经 纬 仪 的 Mag-01 H 通 量 闸 方 位 角 计 / 倾 角 计 操 作 手 册 技 术 参 数 可 能 会 有 所 变 动, 恕 不 提 前 通 知 本 系 统 不 能 用 于 爆 炸 性 环 境 或 支 持 系 统 请 洽 询 Bartington Instruments, 以 获 得 相 关 建 议 本 文 档 的 版 权 归 Bartington Instruments Ltd 所 有 本 文 档 的 用 户 必 须 将 其 作 为 商 业 机 密 对 待, 因 此, 在 未 获 得 Bartington instrument 管 理 层 书 面 授 权 的 情 况 下, 不 得 向 任 何 第 三 方 泄 露 www.bartington.com i CE Bartngton (89/336/EEC) EMC DIRECTIVE Instruments Bartington Instruments Limited 5 & 10 Thorney Leys Business Park 电 话 :+44 (011993 706565 传 真 :+44 (0)1993 774813 Bartington Instruments
目 录 1.0 介 绍 1.1. 零 位 测 量 法 1.2. 分 辨 率 2.0 磁 力 计 2.1. 前 面 板 控 制 钮 及 其 功 能 2.2. 后 面 板 控 制 钮 及 其 功 能 2.3. 磁 力 计 探 头 2.4. 电 磁 兼 容 性 3.0 经 纬 仪 3.1. 夜 视 3.2. 陡 视 棱 镜 3.3. 物 镜 用 阳 光 滤 镜 和 橙 色 滤 镜 4.0 测 量 4.1. 磁 卫 生 4.2. 经 纬 仪 设 置 4.3 使 用 不 可 复 位 水 平 环 经 纬 仪 对 D 和 I 进 行 进 行 观 测 4.4 执 行 偏 角 观 测 4.5. 执 行 倾 角 观 测 4.6. 观 测 记 录 页 5.0 维 修 与 维 护 5.1. 检 查 系 统 5.1.1. 电 池 检 查 5.1.2. 功 能 检 查 5.1.3. 经 纬 仪 光 学 检 查 5.1.4. 重 新 校 准 5.2. 探 头 对 准 5.3. 偏 移 调 整 5.4. 探 头 电 缆 维 修 5.5. 安 装 磁 力 计 探 头 组 件 5.6. Mag-01H 电 池 更 换 6.0 技 术 指 标 6.1. Mag-01H 电 子 单 元 6.2. 经 纬 仪 上 安 装 的 Mag A 探 头 6.3. 连 接 电 缆 6.4. 经 纬 仪 7.0 WILD T1 经 纬 仪 手 册 摘 要 OM2020 第 4 期 2/27
图 形 目 录 图 1 图 2 图 3 图 4 图 5 图 6 图 7 国 际 地 磁 参 考 场 Mag-01H 系 统 示 意 图 Mag-01H 前 面 板 功 能 Mag-01/Mag-01H 后 面 板 功 能 D 和 I 的 观 测 位 置 平 面 图 在 水 平 环 中 观 测 偏 角 在 垂 直 环 中 观 测 倾 角 图 8 经 纬 仪 主 要 操 作 功 能 视 图 1 图 9 经 纬 仪 主 要 操 作 功 能 视 图 2 图 10 经 纬 仪 上 安 装 的 A 型 探 头 组 件 图 11 A 型 探 头 供 更 换 电 缆 时 参 考 的 内 部 视 图 图 12 磁 力 计 电 池 和 调 节 组 件 的 内 部 视 图 图 13 Mag-01H A 型 探 头 电 缆 和 连 接 器 OM2020 第 4 期 3/27
1.0 介 绍 本 手 册 介 绍 了 Bartington 天 文 台 用 偏 角 与 倾 角 经 纬 仪 磁 力 计 的 使 用 和 日 常 维 护 有 关 Wild 经 纬 仪 的 详 情, 请 参 考 随 附 手 册 的 7.0 节 本 系 统 可 对 地 磁 场 F 进 行 非 常 精 确 的 角 度 测 量 所 测 量 的 角 度 分 量 为 偏 角 D( 偏 差 ) 和 倾 角 I( 倾 斜 ) 偏 角 是 地 理 子 午 线 GM 与 磁 子 午 线 MM 之 间 的 方 位 角 倾 角 是 F 与 磁 子 午 线 方 向 上 测 得 的 水 平 面 间 的 垂 直 角 F 值 与 分 量 X(MM 水 平 ) Y 和 Z( 垂 直 ) 的 测 量 准 确 度 也 可 以 达 到 0.25% Mag-01H 经 纬 仪 方 位 角 计 / 倾 角 计 系 统 包 含 一 个 高 灵 敏 度 电 池 供 电 的 Mag-01H 型 磁 力 计 和 一 个 A 型 矢 量 感 测 通 量 闸 探 头, 后 者 安 装 在 Wild T1 非 磁 性 经 纬 仪 上 此 系 统 可 永 久 性 地 安 装 在 天 文 台 中 适 合 的 非 磁 性 柱 上, 但 是 所 提 供 的 非 磁 性 三 脚 架 和 磁 力 计 充 电 电 池 使 其 也 适 合 在 移 动 天 文 台 中 使 用 您 可 在 天 文 台 中 使 用 本 系 统, 以 获 得 构 建 参 考 磁 场 图 时 可 使 用 的 参 考 数 据 请 参 见 图 1 该 系 统 可 灵 活 移 动, 使 您 能 够 绘 制 详 细 的 D 和 I 其 他 应 用 包 括 检 查 指 南 针 和 监 测 磁 场 以 修 正 指 南 针 有 关 D 和 I 的 当 地 偏 差 的 详 细 信 息 可 能 会 有 助 于 您 理 解 总 磁 场 磁 力 计 勘 测 数 据 本 系 统 可 达 到 的 最 终 分 辨 率 受 以 下 四 个 因 素 的 影 响 : 1. 当 时 磁 场 条 件 在 磁 暴 期 间 进 行 测 量 可 能 非 常 困 难 2. Wild T1 经 纬 仪 具 有 6 角 秒 的 分 辨 率 3. 柱 基 稳 定 性 相 对 石 柱 而 言, 三 脚 架 对 时 间 和 温 度 变 化 的 稳 定 性 较 差 4. 磁 力 计 的 噪 声 水 平 及 分 辨 率 提 供 了 两 个 灵 敏 度 设 置 ;x1 提 供 1nT 的 分 辨 率,x10 提 供 0.1nT 的 分 辨 率 x10 灵 敏 度 设 置 通 常 只 能 用 于 理 想 条 件 下 本 系 统 通 常 需 要 使 用 在 测 试 文 档 中 指 定 的 磁 力 计 和 经 纬 仪 组 合 进 行 操 作 如 果 使 用 替 代 磁 力 计, 则 偏 移 误 差 最 好 不 要 超 过 5nT 在 使 用 本 手 册 说 明 的 四 种 测 量 方 法 的 情 况 下, 系 统 的 准 确 度 不 会 受 到 影 响 1.1. 零 位 测 量 法 测 量 值 是 通 过 在 零 模 式 操 作 经 纬 仪 上 安 装 的 矢 量 响 应 探 头 获 得 的 在 此 模 式 下, 观 测 条 件 为 通 量 闸 探 头 朝 向 与 地 磁 场 F 垂 直 的 方 向 在 与 磁 场 成 90 o 方 向 上, 磁 力 计 探 头 的 响 应 会 对 磁 场 方 向 的 微 小 变 化 产 生 最 高 的 灵 敏 度 凭 借 仪 器 的 高 度 稳 定 性 和 可 使 电 磁 误 差 归 零 的 特 殊 测 量 过 程, 系 统 可 提 供 绝 对 准 确 的 角 度 测 量 最 终 准 确 度 取 决 于 当 时 的 磁 场 条 件 柔 软 的 探 头 连 接 电 缆 不 会 干 扰 测 量 过 程, 并 且 可 在 温 度 极 低 的 条 件 下 工 作 Mag-01H 仪 器 使 用 低 磁 场 特 征 组 件, 因 此 可 在 探 头 附 近 使 用 尽 管 在 实 践 中 磁 力 计 通 常 放 置 在 地 面 上, 但 是 在 探 头 与 磁 力 计 相 距 0.5 米 的 情 况 下, 也 不 会 产 生 明 显 误 差 偏 角 或 倾 角 围 绕 固 定 零 点 的 偏 差 dd 或 di 可 通 过 模 拟 输 出 持 续 监 测 对 于 小 的 角 度 变 化, 磁 力 计 输 出 与 角 度 线 性 相 关 OM2020 第 4 期 4/27
1.2. 分 辨 率 对 磁 场 方 向 上 的 小 变 化 的 理 论 分 辨 率 R 与 磁 力 计 的 分 辨 率 及 垂 直 磁 场 强 度 成 正 比 在 测 量 倾 角 时, 探 头 的 磁 轴 与 研 究 的 垂 直 面 平 行, 因 此 可 获 得 全 磁 场 强 度 F, 分 辨 率 变 为 RdI = F sine di 在 测 量 偏 角 时, 探 头 的 磁 轴 与 研 究 的 水 平 面 平 行, 因 此 仅 能 获 得 水 平 磁 场 分 量 H= F cosine I, 分 辨 率 变 为 RdD = H sine dd 因 此, 在 任 何 磁 力 计 分 辨 率 下, 倾 角 I 的 分 辨 率 仅 取 决 于 F 的 大 小, 而 偏 角 D 的 分 辨 率 取 决 于 H 和 I, 并 且 通 常 会 随 纬 度 而 变 化 例 如, 在 F = 47,000nT,I = 67 的 情 况 下 使 用 x1 灵 敏 度 (1nT) 时 : RdI = 5 秒 左 右 RdD = 10 秒 左 右 使 用 x10 灵 敏 度 (0.1nT) 时 : RdI = 0.5 秒 左 右 RdD = 1.0 秒 左 右 注 意 : 此 处 所 列 为 理 论 值, 实 际 值 取 决 于 当 前 条 件 从 图 1 的 IGRF 图 中 我 们 可 以 看 出, 偏 角 的 分 辨 率 在 两 极 最 小, 在 赤 道 最 大 2.0 磁 力 计 参 见 图 2 Mag-01H 仪 器 具 有 防 震 机 箱, 其 中 包 含 电 子 电 路 充 电 电 池 和 液 晶 显 示 屏 仪 器 的 工 作 方 式 如 下 所 述 : 励 磁 波 形 传 输 到 探 头, 探 头 返 回 测 量 信 号 信 号 处 理 电 子 器 件 会 将 信 号 转 化 为 电 流 电 流 馈 入 探 头 内 的 绕 组, 将 探 头 所 受 到 的 磁 场 归 零 这 样, 即 可 获 得 高 度 线 性 的 无 漂 移 测 量 值 信 号 处 理 电 路 会 产 生 模 拟 电 压 信 号 经 过 数 字 化 后 显 示 在 液 晶 屏 上 同 时, 也 可 提 供 模 拟 输 出 仪 器 提 供 的 内 部 精 确 参 考 电 压 可 产 生 双 极 补 偿 用 户 可 以 10 μt 的 步 长 进 行 选 择, 逐 步 消 除 探 头 所 受 磁 场 这 样, 既 可 以 扩 展 测 量 范 围, 又 不 会 损 失 分 辨 率 来 自 充 电 电 池 的 输 出 可 转 化 为 双 电 压 源 为 电 路 供 电 通 过 具 有 极 性 保 护 功 能 的 充 电 电 路 为 电 池 充 电 可 以 将 9 V 到 18 V dc 电 源 适 配 器 或 汽 车 仪 表 板 充 电 插 座 作 为 外 部 电 池 充 电 器 使 用 电 池 电 压 受 到 持 续 监 测, 在 电 压 低 于 5 V 时 会 发 出 警 报 提 示 音 在 电 池 充 电 时,LED 会 点 亮 在 重 新 充 电 后, 新 电 池 可 以 使 用 10 个 小 时, 但 是 使 用 时 间 会 随 着 电 池 老 化 而 缩 短 在 任 何 情 况 下 都 不 要 将 电 池 完 全 放 电 OM2020 第 4 期 5/27
液 晶 显 示 屏 是 可 自 动 调 整 范 围 的 4½ 数 字 显 示 屏, 其 在 0 到 ±20μT 范 围 内 (1nT 分 辨 率 ) 及 0 到 ±200μT 范 围 内 (10nT 分 辨 率 ) 显 示 测 量 值 使 用 x10 控 制 钮 会 提 高 此 分 辨 率 当 探 头 的 正 面 指 向 北 时, 显 示 屏 会 显 示 正 值 在 开 机 后, 电 池 电 压 会 显 示 几 秒 钟 2.1. 前 面 板 控 制 钮 及 其 功 能 参 见 图 3 电 源 开 关 : 开 启 仪 器 灵 敏 度 开 关 : 将 磁 力 计 的 灵 敏 度 提 高 10 倍, 使 测 量 分 辨 率 从 1nT 提 高 到 0.1nT 充 电 : 在 单 元 充 电 时 中,LED 会 点 亮 探 头 : 探 头 电 缆 通 过 Fischer 6 向 插 座 连 接 到 磁 力 计 单 元 偏 移 : 使 用 旋 转 开 关 和 拨 动 开 关 以 10 μt 步 长 向 探 头 提 供 0 到 ±90 μt 偏 移 信 号 显 示 值 ( 和 模 拟 输 出 值 ) 为 测 量 到 的 磁 场 强 度 与 偏 移 值 的 代 数 和 显 示 屏 : 可 自 动 调 节 范 围 的 LCD 显 示 屏, 在 x1 灵 敏 度 下 可 直 接 显 示 以 μt 为 单 位 的 值, 在 x10 灵 敏 度 设 置 下 显 示 μt x10 的 值 当 显 示 值 小 于 10.00 时 小 数 点 向 左 移 动, 显 示 值 大 于 19.999 时 小 数 点 向 右 移 动 2.2. 后 面 板 控 制 钮 及 其 功 能 参 见 图 4 如 果 值 大 于 199.99, 则 显 示 会 超 出 范 围, 除 正 负 号 和 首 位 外 其 他 位 显 示 空 白 : 1---- 模 拟 输 出 : 为 记 录 连 续 变 化 的 磁 场 提 供 模 拟 输 出 在 x1 灵 敏 度 下, 满 范 围 量 程 为 0 到 ±500 μt (100μT/V), 分 辨 率 为 1nT 在 x10 灵 敏 度 下, 满 范 围 量 程 为 0 到 ±50 μt (10μT/V), 分 辨 率 为 0.1nT 充 电 器 输 入 : 可 使 用 电 源 或 汽 车 仪 表 板 通 过 连 接 电 缆 为 单 元 充 电 ; 可 以 使 用 替 代 的 12 VDC 电 源 输 入 具 有 极 性 保 护, 以 防 止 意 外 地 错 误 连 接 2.3. 测 量 探 头 参 见 图 10 探 头 具 有 一 个 装 在 管 中 的 精 密 通 量 闸 磁 场 传 感 器 此 外, 还 提 供 了 一 个 操 纵 杆, 用 于 调 整 传 感 器 与 管 的 对 齐 探 头 安 装 在 柱 上, 以 坚 固 的 外 壳 密 封, 从 而 可 完 全 避 免 机 械 损 伤 或 潜 在 的 失 准 情 况 探 头 和 机 壳 分 别 连 接 到 安 装 板 上, 安 装 板 通 过 四 个 螺 钉 固 定 在 经 纬 仪 的 望 远 镜 上 仪 器 随 附 了 密 封 垫, 以 防 止 潮 气 侵 入 在 供 货 时, 仪 器 的 探 头 调 整 为 与 经 纬 仪 的 光 轴 平 行, 误 差 在 10 角 秒 范 围 内 使 用 柔 软 的 电 缆 将 探 头 连 接 到 电 子 单 元 OM2020 第 4 期 6/27
2.4. 电 磁 兼 容 性 Mag-01H 仪 器 不 含 产 生 的 辐 射 会 影 响 其 他 电 器 的 高 频 电 子 器 件 使 用 充 电 电 池 从 电 源 适 配 器 充 电 和 断 开 内 部 电 源 连 接 等 设 计 旨 在 使 产 品 产 生 尽 可 能 小 的 辐 射 因 此, 在 该 区 域 工 作 的 其 他 设 备 很 少 会 受 到 影 响 在 正 常 操 作 环 境 中, 本 单 元 也 很 少 会 受 来 自 其 他 设 备 的 干 扰 影 响 不 过, 传 感 器 设 计 用 于 测 量 磁 场, 因 此 对 电 磁 干 扰 敏 感 应 避 免 在 高 频 辐 射 源 附 近 操 作 探 头 在 固 定 位 置 上 而 读 数 不 稳 定, 即 表 明 周 围 有 干 扰 3.0 经 纬 仪 WILD T1(6 秒 准 确 度 ) 非 磁 性 经 纬 仪 随 附 Mag-01H 和 Mag A 探 头 所 声 明 的 准 确 度 是 单 左 旋 圆 (CL) 测 量 值 与 单 右 旋 圆 (CR) 测 量 值 的 均 方 值 左 旋 圆 和 右 旋 圆 是 指 垂 直 环 壳 体 相 对 于 观 测 者 的 位 置 经 纬 仪 属 于 非 磁 性 类 仪 器, 在 安 装 通 量 闸 探 头 前, 在 Bartington Instruments 经 过 了 严 格 的 磁 卫 生 检 查 所 有 污 染 物 已 被 清 除, 以 确 保 最 佳 磁 清 洁 度 在 发 货 前 还 进 行 了 光 校 准 和 磁 校 准 经 纬 仪 不 适 合 在 非 常 潮 湿 的 条 件 下 工 作 此 型 号 经 纬 仪 的 支 承 轴 颈 是 由 磷 青 铜 制 造 而 成, 强 度 不 如 钢 制 轴 颈, 因 此 应 避 免 粗 暴 使 用 仪 器 本 手 册 提 供 了 充 分 的 信 息, 供 您 在 日 常 检 查 和 校 准 中 使 用 不 过,Bartington Instruments 也 提 供 全 面 校 准 服 务 和 可 选 的 天 文 台 证 书 3.1. 夜 视 Wild 随 附 的 刻 度 照 明 灯 单 元 因 其 磁 特 征 而 不 适 用 Bartington 推 荐 并 提 供 替 代 产 品 化 学 发 光 棒 发 光 棒 规 格 应 为 47mm 长 x 6 mm 左 右 直 径 要 进 行 照 明, 请 弯 折 发 光 棒 并 将 其 置 于 经 纬 仪 镜 面 与 窗 户 之 间 夜 间 视 力 的 调 整 可 以 对 这 种 级 别 的 照 明 作 出 反 应, 但 是 如 果 低 于 凝 固 点, 照 明 可 能 会 变 得 不 足 3.2. 陡 视 棱 镜 在 进 行 陡 峭 角 度 望 远 镜 观 测 时 或 尝 试 在 小 倾 角 I 执 行 零 模 式 磁 场 测 量 时, 需 要 使 用 一 对 陡 视 棱 镜 棱 镜 会 将 垂 直 视 角 从 40 左 右 扩 大 到 18 有 两 种 型 号 的 棱 镜 较 大 的 棱 镜 适 用 于 望 远 镜 目 镜, 产 生 反 转 的 图 像 较 小 的 棱 镜 适 用 于 带 标 目 镜, 产 生 非 反 转 的 图 像 3.3. 物 镜 用 阳 光 滤 镜 和 橙 色 滤 镜 在 执 行 太 阳 观 测 时, 必 须 安 装 阳 光 滤 镜 ; 其 可 提 供 1/100,000 以 上 的 衰 减 请 检 查 滤 镜, 确 保 在 使 用 前 自 由 浮 动 的 银 膜 完 好 无 损 在 观 测 期 间, 请 经 常 检 查 滤 镜 是 否 牢 固 地 安 装 在 望 远 镜 物 镜 上 Bartington Instruments 对 观 测 太 阳 而 造 成 的 伤 害 不 承 担 任 何 责 任, 因 为 我 们 无 法 控 制 用 户 的 使 用 方 式 在 观 测 目 标 时, 橙 色 滤 镜 可 用 于 消 除 眩 光 等 OM2020 第 4 期 7/27
4.0 测 量 参 见 图 5 6 7 本 部 分 讲 述 了 零 模 式 下 的 偏 角 与 倾 角 测 量 过 程 计 算 D 和 计 算 I 分 别 需 要 获 得 四 个 读 数 每 一 组 四 个 读 数 包 含 两 对 读 数 一 对 读 数 取 平 均 值 以 消 除 电 子 偏 移 误 差, 另 一 对 读 数 取 平 均 值 以 消 除 机 械 对 准 误 差 ( 探 头 瞄 准 ) 在 进 行 观 测 时, 请 参 考 图 5, 其 描 绘 了 在 执 行 零 模 式 测 量 时 标 识 观 测 方 向 的 惯 例 图 6 和 7 提 供 了 有 关 零 模 式 测 量 的 更 多 详 情 在 示 意 图 中,E W N 和 S 代 表 望 远 镜 指 向 的 方 向, 而 U 和 D 代 表 传 感 器 相 对 于 望 远 镜 的 位 置, 其 中 U 表 示 向 上 ( 高 于 望 远 镜 ),D 表 示 向 下 ( 低 于 望 远 镜 ) 对 四 个 观 测 值 ED WD EU WU 取 平 均, 计 算 偏 角 偏 角 的 参 考 观 测 是 通 过 左 旋 / 右 旋 观 测 ( 以 消 除 光 学 瞄 准 误 差 ) 获 得 的 地 理 子 午 线 (GM) 偏 角 的 方 位 角 参 考 可 相 对 于 经 纬 仪 的 参 考 位 置 进 行 测 量 在 进 行 倾 角 测 量 前, 必 须 先 确 定 偏 角 将 望 远 镜 对 准 计 算 出 的 磁 子 午 线, 对 四 个 观 测 值 SU ND SD NU 取 平 均 值 计 算 倾 角 倾 角 的 参 考 观 测 是 水 平 面, 其 可 通 过 经 纬 仪 垂 直 参 考 中 充 液 重 力 补 偿 器 自 动 得 出 在 垂 直 环 上 进 行 观 测, 其 平 面 必 须 与 磁 子 午 线 平 行 通 常, 以 世 界 时 (U.T.) 记 录 这 八 个 测 量 值 被 记 录 的 时 间, 然 后 可 以 为 记 录 目 的 计 算 出 D 和 I 的 平 均 时 间 4.1. 磁 卫 生 在 尝 试 进 行 磁 观 测 前, 确 保 做 好 充 分 的 个 人 磁 卫 生 准 备 例 如, 服 装 应 没 有 钢 制 纽 扣 或 搭 扣 通 过 将 手 头 部 和 躯 干 移 动 到 磁 力 计 探 头 附 近 并 观 测 读 数 的 变 化 来 检 查 卫 生 情 况 读 数 的 变 化 不 应 超 过 0.2nT 在 实 际 中, 只 有 在 测 量 的 关 键 时 刻, 用 手 进 行 慢 速 旋 转 调 整 时, 手 才 会 接 近 磁 力 计 传 感 器 最 终 准 确 度 取 决 于 环 境 磁 噪 声 地 磁 场 的 每 日 变 化 在 黎 明 和 黄 昏 时 分 最 活 跃 4.2. 经 纬 仪 安 装 参 见 图 8 和 9 及 Wild T1 手 册 在 将 经 纬 仪 移 动 到 新 地 点 时, 请 等 待 至 少 1 分 钟 /1 o K 温 差, 以 便 经 纬 仪 达 到 环 境 温 度 要 避 免 出 现 磁 子 午 线 歧 值, 请 将 经 纬 仪 放 在 柱 子 或 三 脚 架 上, 使 0/360º 水 平 环 变 化 远 离 四 个 偏 角 零 点 读 数 经 纬 仪 调 平 ( 另 请 参 见 Wild T1 手 册 ) a) 用 三 个 脚 螺 钉 调 平 使 用 圆 形 水 平 仪 的 经 纬 仪 底 座 b) 将 望 远 镜 旋 转 到 水 平 位 置, 使 磁 力 计 位 于 顶 部, 锁 紧 垂 直 夹 松 开 水 平 夹, 将 位 于 任 意 两 个 脚 螺 钉 A 和 B 之 间 的 管 状 水 平 仪 对 准 调 整 脚 螺 钉 A, 使 用 管 状 水 平 仪 调 平 经 纬 仪 旋 转 180 度, 再 次 使 用 脚 螺 钉 A, 使 误 差 减 半 c) 旋 转 90 度, 将 管 状 水 平 仪 与 第 三 个 脚 螺 钉 C 对 准, 在 该 方 向 上 使 用 脚 螺 钉 C 调 整 水 平 仪 旋 转 180 度, 再 次 使 用 脚 螺 钉 C, 将 误 差 减 半 d) 根 据 需 要, 重 复 上 述 步 骤 OM2020 第 4 期 8/27
设 置 到 参 考 点 之 上 a) 使 用 三 脚 架 的 头 部 水 平 仪, 将 三 脚 架 ( 如 果 使 用 ) 定 位 到 地 面 参 考 点 上 方 安 装 经 纬 仪 并 使 用 圆 盘 水 平 仪 和 脚 螺 钉 调 平 仪 器 (b) 通 过 旋 转 目 镜 将 光 学 锤 准 器 ( 仅 限 三 脚 架 ) 聚 焦 在 格 线 上, 通 过 推 拉 目 镜 管 筒 聚 焦 到 地 面 参 考 点 根 据 需 要, 通 过 调 整 三 脚 架 腿 和 / 或 仪 器 脚 螺 钉, 将 格 线 与 目 标 点 对 齐 (c) 使 用 脚 螺 钉 重 新 调 平 仪 器, 并 通 过 在 三 脚 架 头 上 移 动 仪 器 完 成 精 确 对 中 如 果 需 要, 请 重 复 调 平 和 对 中 过 程, 直 到 仪 器 水 平 并 处 于 地 面 参 考 点 的 正 上 方 将 经 纬 仪 安 装 到 柱 上 时 适 用 同 样 的 步 骤, 但 是 柱 上 安 装 不 使 用 光 学 锤 准 器, 而 应 将 柱 上 安 装 适 配 器 安 装 到 经 纬 仪 上 使 用 管 状 水 平 仪 尝 试 将 经 纬 仪 调 平 到 优 于 ± 15 的 范 围 内 每 2mm 间 隔 代 表 30 的 误 差 如 果 达 不 到 这 样 的 准 确 度, 则 管 状 水 平 仪 的 设 置 有 问 题 如 下 所 述, 使 用 调 节 器 针 可 完 全 消 除 此 误 差 (a) 尝 试 使 用 管 状 水 平 仪 与 一 对 调 平 螺 钉 进 行 调 平 (b) 旋 转 到 下 一 对 调 平 螺 钉, 并 使 用 管 状 水 平 仪 调 节 器 消 除 一 半 误 差, 使 用 两 个 水 平 调 整 螺 钉 消 除 另 一 半 误 差 (c) 旋 转 到 下 一 对 调 平 螺 钉, 重 复 调 整 (d) 旋 转 并 继 续 调 整, 直 到 达 到 所 需 的 准 确 度 4.3 使 用 不 可 复 位 水 平 环 经 纬 仪 进 行 D 和 I 观 测 以 前 在 类 似 的 钢 制 经 纬 仪 上 提 供 的 可 复 位 环 不 是 准 确 测 量 D 和 I 的 必 需 部 件, 因 此 已 从 产 品 中 去 除 这 使 得 错 误 设 置 环 的 可 能 性 大 大 降 低, 最 佳 观 测 方 法 得 以 采 用 需 要 使 用 数 字 计 算 器 将 度 分 和 秒 转 换 为 十 进 制 值 或 进 行 相 反 的 转 换 另 外, 我 们 还 提 供 了 帮 助 您 进 行 数 据 约 简 的 计 算 机 程 序 此 外, 还 需 要 在 远 离 经 纬 仪 的 地 方 放 置 一 个 具 有 大 显 示 屏 的 准 确 的 数 字 时 钟 图 5 6 7 以 图 形 方 式 描 绘 了 观 测 惯 例 每 个 观 测 执 行 两 个 光 学 测 量 和 四 个 磁 测 量, 对 结 果 取 平 均 值 以 消 除 系 统 光 学 误 差 和 磁 误 差 在 本 部 分 结 尾 处 还 提 供 了 经 过 处 理 的 示 例 这 些 示 例 仅 用 于 阐 述 目 的, 并 没 有 显 示 系 统 误 差 4.4 执 行 偏 角 观 测 将 磁 力 计 探 头 电 缆 与 磁 力 计 相 连, 打 开 仪 器 在 开 始 测 量 前, 先 确 定 可 使 用 的 灵 敏 度 设 置 尝 试 在 x10 灵 敏 度 (0.1nT 分 辨 率 ) 下 执 行 零 位 测 量 如 果 噪 声 超 过 0.5nT p-p, 则 应 使 用 x1 灵 敏 度 设 置 对 于 大 多 数 观 测, 我 们 都 建 议 使 用 此 设 置 重 要 提 示 当 您 在 x1 与 x10 灵 敏 度 设 置 间 切 换 时, 可 能 会 出 现 小 的 ( 若 干 nt) 的 偏 移 误 差 如 果 在 每 次 观 测 的 四 个 测 量 期 间 没 有 改 变 灵 敏 度 设 置, 则 不 会 影 响 观 测 准 确 度 如 果 安 装 了 音 频 零 位 指 示 器, 请 选 择 适 当 的 音 量 设 置 对 于 此 观 测, 需 要 具 有 已 知 方 位 角 (TA) 的 参 考 目 标 这 是 在 观 测 点 处, 目 标 与 地 理 子 午 线 (GM) 之 间 的 角 度 目 标 方 位 角 可 通 过 GPS 观 测 太 阳 或 星 际 行 运 仪 和 适 当 的 表 格 及 天 文 钟 获 得 OM2020 第 4 期 9/27
水 平 环 设 置 是 随 意 的, 因 此 必 须 首 先 记 录 目 标 数 据 (TD) 读 数 将 环 上 的 夹 子 松 开 后, 将 望 远 镜 与 目 标 粗 略 对 齐, 然 后 锁 紧 两 个 环 然 后, 使 用 垂 直 环 和 水 平 环 调 整 控 制 钮 进 行 调 整, 对 准 目 标 1. 观 测 目 标 并 记 录 左 旋 (CL) 和 右 旋 (CR) 水 平 环 读 数 如 下 所 示, 计 算 目 标 数 据 (TD): TD(±90 ) = (CL + CR)/2 注 意 : 其 中 包 含 ±90 分 量, 在 计 算 D 时 将 会 减 除 2. 根 据 需 要, 将 垂 直 环 设 置 为 90º 或 270º 执 行 四 个 零 模 式 磁 力 计 观 测, 计 算 磁 子 午 线 平 均 值 (MM) 其 中 MM = (ED + WD + EU + WU)/4 3. 计 算 偏 角 (D) 其 中 D = MM + (TA) - TD ±90º 选 择 所 期 望 的 D 值, 丢 弃 较 大 的 值 注 如 果 朝 向 GM 东, 则 D 为 正 值, 如 果 朝 向 GM 西, 则 为 负 值 请 正 确 使 用 括 号 和 正 负 号 示 例 ( 理 想 观 测 ) 如 果 TA = -30º CL = 260º CR = 80º EU, WD = 14º WU, ED = 194º TD(±90 ) = (CL + CR)/2 = (260º + 80º) /2 = 170º MM = (ED+ WD + EU + WU)/4 = (194º + 14º + 14º + 194º)/4 = 104º D = MM + (-30 ) - TD ± 90 = 104º - 30º - 170º + 90º = - 6º - 选 择 = 104º - 30º- 170º - 90º = - 186º - 丢 弃 OM2020 第 4 期 10/27
4.5 执 行 倾 角 观 测 对 于 此 测 量, 参 考 方 向 是 补 偿 垂 直 刻 度 1. 将 通 量 传 感 器 保 持 在 望 远 镜 顶 部, 在 水 平 环 上 将 望 远 镜 NU 设 置 为 平 均 值 (MM) 或 (MM + 180º), 与 D 的 北 观 测 值 相 对 应, 然 后 锁 定 水 平 环 2. 在 垂 直 面 上 旋 转 望 远 镜, 获 得 (NU) 和 (SD) 零 位 磁 测 量 值 3. 在 水 平 环 上 将 望 远 镜 旋 转 到 MM 或 (MM + 180º) 位 置, 对 应 D 的 南 观 测 值, 锁 定 水 平 环 然 后, 在 垂 直 面 上 旋 转 望 远 镜, 获 得 SU 和 ND 零 位 磁 测 量 值 4. 计 算 倾 角 I 其 中, I = [(360º - ND) + (180º - SU) + (SD - 180º) + NU ] /4 示 例 ( 理 想 观 测 ): 如 果 ND = 300º, SU = 120º, SD = 240º, NU = 60º 则 I = (60º + 60º + 60º +60º) / 4 = 60º 下 页 是 一 张 记 录 表, 建 议 您 在 执 行 观 测 时 使 用 需 要 时, 可 以 复 印 OM2020 第 4 期 11/27
4.6 天 文 台 日 期 观 测 者 T.A. = 天 文 台 D/I 记 录 页 度 分 秒 偏 角 CL TD(±90 )= E.D. W.D. E.U. W.U. 度 分 秒 度 分 秒 CR TD(±90 )= (CL+CR)/2 度 分 秒 零 角 水 平 环 时 间 T D (UT) 度 分 秒 小 时 分 秒 MM = (ED+WD+EU+WU) /4 平 均 值 - 时 间 T D = (T ED +T WD +T EU +T WU ) /4 度 分 秒 小 时 分 秒 MM = T D = D = D = MM + (TA) - TD ± 90 度 分 秒 倾 角 度 分 秒 度 分 秒 MM = MM + 180 = N.U. S.D. S.U. N.D. 零 角 垂 直 平 均 值 - 时 间 T I (UT) 度 分 秒 小 时 分 秒 I = [(360 -ND)+(180 -SU) + (SD-180 ) + NU] /4 平 均 值 - 时 间 T I = (T ND + T SU + T SD + T NU ) /4 度 分 秒 小 时 分 秒 I = T I = 签 字 OM2020 第 4 期 12/27
5.0 维 修 与 维 护 本 部 分 讲 述 了 为 保 持 最 高 准 确 度 而 进 行 经 纬 仪 和 磁 力 计 系 统 测 试 和 现 场 调 整 的 步 骤 此 外, 还 介 绍 了 在 经 纬 仪 上 安 装 探 头 的 步 骤 维 护 工 作 仅 限 于 探 头 电 缆 测 试 与 维 修, 以 及 Mag-01H 电 池 更 换 5.1 检 查 系 统 5.1.1. 电 池 检 查 将 电 池 充 电 器 连 接 到 正 常 工 作 的 电 源 上, 观 察 充 电 指 示 灯 是 否 点 亮 在 10 到 20 分 钟 后, 开 启 磁 力 计 并 观 察 开 机 时 的 电 池 电 压 是 否 上 升 到 6.5V 至 7V 之 间 断 开 电 池 充 电 器, 将 磁 力 计 关 闭 并 重 新 打 开 观 察 电 池 电 压 是 否 不 低 于 6V 5.1.2. 功 能 检 查 将 灵 敏 度 开 关 设 置 到 x1 相 对 于 地 磁 场 方 向 改 变 探 头 方 向, 观 察 显 示 屏 是 否 通 过 正 负 号 和 数 值 变 化 进 行 响 应 放 置 探 头, 使 显 示 屏 显 示 一 个 较 低 的 值, 例 如 约 5nT (+0.005μT) 暂 时 选 择 x10 灵 敏 度 LCD 应 作 出 响 应, 显 示 +0.050 或 者, 使 用 偏 移 控 制 钮 选 择 ±30μT, 观 察 显 示 屏 是 否 响 应 ±30 μt 5.1.3. 经 纬 仪 光 学 检 查 消 除 光 学 误 差 5.1.4. 重 新 校 准 在 最 坏 情 况 下, 偏 移 误 差 不 应 超 过 ±5nT/ 年 由 于 磨 损 导 致 的 机 械 失 准 无 法 预 测, 但 是 我 们 建 议 您 每 五 年 重 新 校 准 一 次 如 果 用 户 不 想 自 行 调 整, 可 将 整 个 系 统 返 回 制 造 商 处 进 行 重 新 校 准 5.2 探 头 对 准 参 见 图 10 经 纬 仪 是 在 已 知 没 有 磁 梯 度 ( 小 于 1nT/m) 的 地 点 设 置 的 在 设 置 过 程 中, 望 远 镜 垂 直 竖 立 并 围 绕 水 平 轴 旋 转 以 发 现 并 消 除 因 磁 轴 与 光 轴 间 的 差 异 而 产 生 的 误 差 使 用 摇 杆 消 除 误 差 此 设 置 的 准 确 度 取 决 于 在 该 地 理 纬 度 处 水 平 地 磁 场 H 的 大 小 这 与 倾 角 I 密 切 相 关, 并 会 产 生 等 同 于 dd 的 分 辨 率 此 过 程 不 受 残 余 偏 移 误 差 的 影 响 此 过 程 需 要 对 地 理 磁 场 的 垂 直 分 量 Z 进 行 补 偿, 以 便 获 得 具 有 1nT 分 辨 率 的 测 量 值 OM2020 第 4 期 13/27
方 法 a) 要 使 用 摇 杆, 请 拆 下 探 头 外 壳 电 缆 护 套 末 端 的 红 色 保 护 盖 在 摇 杆 底 部 的 定 位 板 上, 有 两 个 螺 钉 顶 在 上 面, 探 头 瞄 准 摇 杆 调 节 器 是 由 这 两 个 螺 钉 固 定 的 您 需 要 使 用 所 提 供 的 螺 丝 刀 将 这 两 个 螺 钉 松 开 半 圈, 使 摇 杆 松 脱 为 获 得 正 确 的 松 弛 度 以 便 进 行 调 整, 您 需 要 遵 循 一 些 操 作 规 程 螺 丝 刀 具 有 磁 性, 在 不 需 要 使 用 时, 请 放 置 在 至 少 4 米 远 的 地 方 (b) 小 心 地 调 平 经 纬 仪 打 开 磁 力 计 并 进 行 调 整 以 获 得 最 高 分 辨 率 通 过 垂 直 刻 度 将 垂 直 环 精 确 设 置 为 180 o 并 记 录 Mag-01H 上 的 读 数 (c) 松 开 水 平 环 并 旋 转 经 纬 仪 (d) 记 录 位 置 和 磁 力 计 最 大 和 最 小 读 数 值 计 算 两 个 磁 力 计 读 数 的 平 均 值 (R1 + R2)/2 (e) (f) 调 整 经 纬 仪 的 方 向 以 获 得 最 大 值, 然 后 在 南 北 方 向 上 沿 磁 子 午 线 移 动 摇 杆, 以 获 得 步 骤 (d) 中 的 平 均 值 在 小 心 地 重 新 拧 紧 夹 持 螺 钉 时, 请 重 复 步 骤 (a) 到 (e), 直 到 两 个 读 数 与 每 一 对 读 数 间 的 差 值 为 1nT 左 右 只 能 用 手 指 稍 稍 拧 紧 (g) 装 上 探 头 保 护 盖 和 四 个 固 定 螺 钉 5.3. 偏 移 调 整 参 见 图 5 和 12 磁 力 计 单 元 中 的 电 子 器 件 必 须 显 露 出 来 以 方 便 调 整 a) 按 照 执 行 倾 角 测 量 的 方 式 设 置 经 纬 仪 选 择 x10 范 围 并 将 经 纬 仪 设 置 到 SU 位 置, 以 获 得 I 的 零 位 记 录 此 角 度 值 将 垂 直 环 旋 转 到 ND 位 置, 以 获 得 零 位 并 记 录 第 二 个 值 在 存 在 偏 移 误 差 的 情 况 下, 这 两 个 值 的 差 不 会 超 过 180 o 将 垂 直 环 调 整 到 SU 与 ND 的 平 均 值, 即 (ND + SU - 180)/2 调 整 x10 偏 移 电 位 计, 使 磁 力 计 值 显 示 为 00000 (b) 选 择 x1 灵 敏 度 并 调 整 x1 偏 移 电 位 计, 以 产 生 0000 值 OM2020 第 4 期 14/27
5.4. 探 头 电 缆 维 修 参 见 图 10 和 13 如 果 电 缆 由 于 疲 劳 或 损 坏 而 产 生 故 障, 显 示 屏 将 总 是 显 示 超 出 范 围 如 果 您 怀 疑 电 缆 有 问 题, 请 使 用 适 当 的 仪 表 检 查 电 阻 并 参 考 图 13 的 值 可 以 通 过 以 下 步 骤 更 换 电 缆 : a) 卸 下 探 头 盖 螺 钉 (b) 将 四 根 电 线 从 焊 接 片 上 脱 焊 (c) 松 开 固 定 地 线 的 螺 钉 (d) 拧 下 电 缆 护 套 (e) 以 相 反 顺 序 操 作, 以 重 新 连 接 5.5. 安 装 磁 力 计 探 头 组 件 参 见 图 10 这 不 是 日 常 维 修 程 序, 仅 当 安 装 新 探 头 或 更 换 探 头 时 才 需 要 使 用 Mag 探 头 A 包 含 三 个 部 件 : (i) 装 在 安 装 板 上 的 通 量 闸 磁 力 计, 其 占 据 了 之 前 已 拆 下 的 占 位 板 位 置 (ii) 保 护 罩, 其 通 过 与 安 装 板 连 接 而 固 定 在 磁 力 计 探 头 外 部 固 定 螺 钉 随 保 护 罩 一 并 提 供 (iii) 电 缆 组 件 包 含 一 个 柔 软 的 音 频 级 电 缆 电 缆 一 端 为 旋 入 式 电 缆 接 头, 用 于 连 接 磁 力 计 探 头 另 一 端 为 WW Fischer 6 极 防 水 接 头 如 果 电 缆 尚 未 安 装 到 护 罩 上, 请 按 照 5.4 中 的 说 明 安 装 安 装 护 罩 和 探 头 组 件 a) 从 经 纬 仪 上 卸 下 占 位 适 配 板, 如 果 可 能, 请 保 存 好 螺 钉 以 便 将 来 用 于 替 代 部 件 (b) 将 安 装 板 装 到 经 纬 仪 上 并 用 四 个 M3 埋 头 螺 钉 固 定 (c) 如 果 尚 未 安 装, 请 将 电 缆 组 件 安 装 到 护 罩 上 (d) 将 护 罩 ( 卸 下 盖 板 ) 放 到 安 装 板 上 并 用 四 个 平 头 M3 螺 钉 固 定 请 勿 将 螺 钉 拧 得 过 紧 安 装 磁 力 计 探 头 (a) 将 磁 力 计 柱 小 心 地 插 入 安 装 板 中 的 埋 头 孔 位 置, 并 将 两 个 探 头 安 装 螺 钉 略 微 拧 紧 OM2020 第 4 期 15/27
(b) 旋 转 探 头 使 其 与 经 纬 仪 的 光 轴 精 确 平 行 (c) 完 全 拧 紧 探 头 固 定 螺 钉 (d) 将 电 缆 尾 部 电 线 连 接 到 正 确 的 位 置 现 在, 就 可 以 开 始 进 行 探 头 对 准 了 注 意 : 在 交 付 产 品 后, 对 于 客 户 安 装 的 传 感 器,Bartington Instruments 对 其 相 对 于 经 纬 仪 望 远 镜 的 绝 对 垂 直 对 准 程 度 不 负 责 任 由 于 经 纬 仪 数 据 中 的 未 知 缺 陷, 可 能 需 要 对 柱 底 座 进 行 锉 磨 5.6. Mag-01H 电 池 更 换 参 见 图 12 如 果 电 池 失 效, 可 按 如 下 步 骤 进 行 更 换 : (a) 卸 下 电 池 盒 顶 盖 (b) 断 开 推 合 式 电 池 片 (c) 从 背 板 夹 中 卸 下 电 池 (d) 正 极 向 左, 安 装 新 电 池 (e) 重 新 连 接 推 合 式 电 池 片, 确 保 极 性 正 确 (f) 重 新 装 上 电 池 盒 顶 盖 OM2020 第 4 期 16/27
6.0 技 术 参 数 6.1. Mag-01H 电 子 单 元 测 量 范 围 0.1nT 到 2mT 带 宽 - x1 灵 敏 度 DC 到 10 Hz (-3 db),20 μt p-p 时 每 倍 频 程 转 降 -12dB 校 准 准 确 度 0.1% 最 大 分 辨 率 0.1nT 零 磁 场 偏 移 ±1nT,20 C 下 偏 移 漂 移 0.01nT/ C 刻 度 温 度 系 数 <10ppm/ C 液 晶 显 示 屏 4½ 位 自 动 范 围 调 节 x1 灵 敏 度 x10 灵 敏 度 1nT 分 辨 率 下, 显 示 0 到 20μT;10nT 分 辨 率 下, 显 示 20 到 200μT 0.1nT 分 辨 率 下, 显 示 0 到 2μT;1nT 分 辨 率 下, 显 示 2 到 20μT 前 面 板 on/off 开 关 探 头 输 入 充 电 指 示 灯 偏 移 控 制 钮 灵 敏 度 控 制 钮 后 面 板 电 池 充 电 器 插 孔 模 拟 输 出 x1 灵 敏 度 x10 灵 敏 度 输 出 阻 抗 机 壳 工 作 温 度 相 对 湿 度 环 境 尺 寸 重 量 开 启 内 部 电 池 6 极 防 水 Fischer 接 头 连 接 外 部 电 源 时,LED 点 亮 允 许 以 ±10μT 的 步 长, 从 探 头 处 的 磁 场 中 减 去 ±90μT 将 磁 力 计 的 灵 敏 度 提 高 10 倍, 2.1mm 插 孔,6-18VDC 0.5A 最 大 值, 极 性 反 接 保 护, 连 续 或 断 续 使 用 完 全 充 电 需 5 到 6 小 时 5V 满 刻 度, 通 过 2 x 4 mm 后 面 板 绝 缘 插 槽 提 供 100μT/V,±500μT 最 大 值,1nT 分 辨 率 10μT/V,±50μT 最 大 值,0.1nT 分 辨 率 1kohm 高 强 度 耐 冲 击 ABS -10 C 到 +50 C 80% 非 冷 凝 IP65 级 密 封 155 x 170 x 68mm 950g 6.2 经 纬 仪 上 安 装 的 Mag A 型 探 头 校 准 准 确 度 0.1% 瞄 准 误 差 <20 秒 ( 通 过 摇 杆 和 夹 调 整 瞄 准 ) 通 量 闸 探 头 安 装 温 度 系 数 长 度 保 护 罩 工 作 温 度 尺 寸 重 量 牢 固 安 装 在 经 纬 仪 望 远 镜 上 <10ppm/ C 55mm 压 铸 铝 壳 体, 与 探 头 安 装 件 机 械 隔 离 -20 C 到 80 C 100 x 24 x 58mm 250g 6.3 连 接 电 缆 类 型 4 芯 全 屏 蔽 柔 性 音 频 级 电 缆 长 度 5 m 标 准 ( 可 提 供 其 他 长 度 规 格 ) 缆 芯 屏 蔽 电 容 160 pf/m 电 阻 92 ohms/km 接 头 6 极 Fischer 防 水 OM2020 第 4 期 17/27
6.4 经 纬 仪 类 型 三 脚 架 Wild T1 非 磁 性 经 纬 仪, 带 携 带 箱 非 磁 性 5/8-11 UNC 短 木 螺 钉 OM2020 第 4 期 18/27
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