SY/T 7847-2025 磁力仪校准方法

　　ICS 75.180 CCS E 90

　　中华人民共和国石油天然气行业标准

　　SY/T 7847—2025

　　磁力仪校准方法

　　The calibration method of magnetometer

　　2025—09-28发布 2026—03-28实施

　　国家能源局 发布

　　SY/T 7847—2025

　　目 次

　　SY/T 7847—2025

　　前 言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规 定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由石油工业标准化技术委员会石油专用计量器具校准规范直属工作组( CPSC/WG1) 提出 并归口。

　　本文件起草单位：中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司、中国石化集团胜利油田分公 司、中国舰船研究院。

　　本文件主要起草人：乔海燕、雷浩巍、李凯凯、张嘉翔、慕艳、刘丽辉、陈继伟、刘作达、刘康 雷、杨辉、邓春燕、卓贤军、张志锋。

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　　磁力仪校准方法

　　1 范 围

　　本文件规定了陆地勘探用磁力仪校准条件、校准项目、校准方法、校准周期及校准结果等要求。 本文件适用于陆地勘探用质子型和光泵型磁力仪的校准，其他勘探用磁力仪器校准可参照执行。

　　2 规范性引用文件

　　本文件没有规范性引用文件。

　　3 术语和定义

　　本文件没有需要界定的术语和定义。

　　4 概述

　　4.1 质子磁力仪工作原理

　　质子磁力仪是利用静态激发质子在地磁场内的拉莫尔进动效应测量磁场的一种装置。

　　质子磁力传感器中充满了含氢的液体，没有外磁场作用时，液体内的质子处于无规律的排列状 态，当处于地磁场中，则质子磁矩沿地磁方向取向。对传感器加极化信号后，质子将做旋进运动。极 化信号消失后，质子的旋进运动逐渐消失，通过对受旋进影响的传感器中频率的测量，来测量外界磁 场的磁场强度。

　　4.2 光泵磁力仪工作原理

　　光泵磁力仪是根据塞曼效应，通过射频场将光抽运到高能级的原子产生感应辐射，获得核磁共振 信号，从而测量磁场强度的一种装置，常用的工作元素有：钾元素、铷元素、铯元素、氦元素等。

　　光泵磁力仪利用特定频率的圆偏振光使碱金属原子蒸气中的原子发生选择性激发，建立原子基态 能级的偏极化。当施加的射频场频率满足原子基态塞曼子能级间的磁共振条件时，共振作用破坏偏极 化状态，导致透射光强度发生显著变化。通过伺服系统锁定该共振点并精确测量共振频率，利用共振 频率与总磁场强度之间的线性关系，计算出绝对地磁场强度值。

　　5 计量特性

　　磁力仪计量特性应满足表1的要求。

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　　表1磁力仪计量特性

　　6 校准条件

　　6.1 环境条件

　　校准环境条件应满足以下要求：

　　a) 环境温度：15℃~35℃;

　　b) 相对湿度：30%～70%;

　　c) 校准设备周围无强电磁干扰源，如高压线、变电站、信号塔等。

　　6.2 外 观

　　外观应满足：

　　a) 磁力仪注明型号、规格、制造厂家、唯一性标识等;

　　b) 磁力仪外观保持整洁，各紧固件无松动;

　　c) 磁力仪面板、接口完好，功能正常;

　　d) 磁力仪无影响计量性能的其他缺陷。

　　6.3 校准设备

　　6.3.1 恒定弱磁场校准装置

　　恒定弱磁场校准装置主要技术指标应满足表2的要求。

　　表2恒定弱磁场校准装置主要技术指标

　　6.3.2 标准磁力仪

　　标准磁力仪主要技术指标应满足表3的要求。

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　　表3标准磁力仪主要技术指标

　　7 校准项目和校准方法

　　7.1 校准项目

　　磁力仪校准项目包括磁感应强度示值、噪声水平、观测精度。

　　7.2 校准方法

　　7.2.1 外观

　　检查磁力仪外观应符合6.2的要求。

　　7.2.2 校准前准备工作

　　校准装置开机应预热30 min以上或满足使用说明书的相应要求，设置测试参数。

　　7.2.3 磁感应强度示值

　　7.2.3.1 复现标准磁场

　　根据选定的磁感应强度示值校准点，由恒定弱磁场校准装置复现校准点对应的稳定磁场。

　　7.2.3.2 标准磁场的示值观测

　　标准磁感应强度示值的观测方法：

　　a) 启动标准磁力仪;

　　b) 设置标准磁力仪参数，测量模式选取单点测量模式;

　　c) 在恒定弱磁场校准装置的磁场均匀区内放置标准磁力仪探头，并固定;

　　d) 标准磁力仪示值稳定后，记录磁感应强度示值，记录格式示例见附录A。

　　7.2.3.3 被校磁力仪的示值观测

　　被校磁力仪磁感应强度示值的观测方法：

　　a) 保持恒定弱磁场校准装置磁场输出不变，取出标准磁力仪探头;

　　b) 启动被校磁力仪;

　　c) 设置被校磁力仪参数，测量模式选取单点测量模式;

　　d) 在恒定弱磁场校准装置的磁场均匀区内放置被校磁力仪探头，并固定;

　　e) 被校磁力仪示值稳定后，记录磁感应强度示值，记录格式示例见附录A。

　　7.2.3.4 示值误差

　　按公式(1)计算示值误差，示值误差符合表1的要求。

　　△B=B-B ………………………………………(1)

　　式中：

　　△B——磁感应强度示值误差，单位为纳特 (nT);

　　B——被校磁力仪的磁感应强度示值，单位为纳特(nT);

　　B₅——标准磁力仪的磁感应强度示值，单位为纳特( nT)。

　　7.2.4 噪声水平

　　7.2.4.1 复现稳定磁场

　　由恒定弱磁场校准装置复现50000 nT稳定磁场。

　　7.2.4.2 测定噪声水平

　　在恒定弱磁场校准装置的磁场均匀区内放置被校磁力仪探头。被校磁力仪选取基站测量模式，采 样时间间隔设置为10s, 观测时间大于20 min。待被校磁力仪探头工作稳定后，观测并记录数据。取 不少于100个连续观测的数据参与计算，i时刻观测数据的7点滑动平均值x 按公式(2)计算，按 公式(3)计算仪器的噪声水平(噪声均方根误差值)。

　　X₁=(x-₃+X₁₋₂+X,+X+X++X++X+3)/7 ……………………(2)

　　式中：

　　X—— 第 i 个测量点的观测值，单位为纳特(nT);

　　X,——第i 个测量点的滑动平均值(4≤i≤N-3), 单位为纳特 (nT)。

　　式中：

　　S——噪声水平，单位为纳特(nT);

　　N——参与计算的数据个数。

　　7.2.5 观测精度

　　7.2.5.1 复现稳定磁场

　　由恒定弱磁场校准装置复现50000 nT的稳定磁场。

　　7.2.5.2 测定观测精度

　　………………………………

　　(3)

　　在恒定弱磁场校准装置的磁场均匀区内放置被校磁力仪探头。被校磁力仪选取单点测量模式，恒 定弱磁场校准装置复现的稳定磁场以50000nT为基准，根据被校磁力仪测程范围设定步进值，按步 进值调整复现的稳定磁场，观测记录被校磁力仪的磁感应强度示值，观测数据不少于20个。利用观 测的数据，按公式(4)计算仪器的观测精度(观测均方根误差)。

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　　………………………………………(4)

　　式中：

　　8D——仪器观测精度，单位为纳特 (nT);

　　δ——第i 个测量点被校磁力仪的磁感应强度示值与复现的稳定磁场强度值之差，单位为纳特

　　(nT);

　　n— 观测数据个数。

　　8 校准结果

　　校准结束后应出具校准报告，磁力仪校准报告内页格式参见附录B, 磁力仪磁感应强度示值误差 测量不确定度评定示例见附录C。

　　9 复校时间间隔

　　磁力仪的复校时间间隔宜不超过12个月。

　　附 录 A (资料性) 原始记录

　　磁感应强度示值原始记录格式见表A.1。

　　表A.1磁感应强度示值原始记录格式

　　附 录 B

　　( 资料性)

　　磁力仪校准报告内页格式

　　B.1 磁力仪校准报告基础信息

　　磁力仪校准报告基础信息见表B.1。

　　表B.1磁力仪校准报告基础信息

　　B.2 校准结果格式

　　校准结果格式见表B.2。

　　表B.2 校准结果

　　报告编号： 仪器编号：

　　SY/T 7847—2025

　　表B.2 (续)

　　附 录 C

　　(资料性)

　　磁力仪磁感应强度示值误差测量不确定度评定示例

　　C.1 测试量模型

　　磁感应强度示值误差校准结果按照公式(C.1) 进行计算：

　　△B=B-B (C.1)

　　式中：

　　△B——磁感应强度示值误差，单位为纳特(nT);

　　B——被校磁力仪的磁感应强度示值，单位为纳特 (nT);

　　B——标准磁力仪的磁感应强度示值，单位为纳特(nT)。

　　C.2 不确定度主要来源

　　磁感应强度示值误差校准结果的不确定度来源：

　　a) 由校准装置引入的不确定度分量：u;

　　b) 由标准磁力仪引入不确定度分量：U2;

　　c) 由测量重复性引入的不确定度分量：U₃;

　　d) 被测仪器分辨力引入的不确定度分量：u4。

　　C.3 不确定度评定

　　C.3.1 由校准装置引入的不确定度分量u

　　查校准装置说明书，校准装置误差值为0.1nT, 取均匀分布，则由标准装置引入的不确定度分 量为：

　　C.3.2 由标准磁力仪引入的不确定度分量u₂

　　标准磁力仪最大允许误差为±0.1nT, 取均匀分布，则由标准磁力仪引入的不确定度分量为：

　　C.3.3 由测量重复性引入的不确定度分量 u₃

　　由校准装置复现50000 nT的磁场，读取并记录其磁场强度示值，在相同的条件下，重复测量10次， 获得数据见表C.1。

　　测量的平均值：

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　　表C.1磁场重复性测量数据

　　单次测量标准偏差：

　　取单次测量值为测量结果，因此，由测量重复性引人的不确定度分量为：

　　us=u(B)=0.10(nT)

　　C.3.4 被测仪器分辨力引入的不确定度分量u₄

　　被测仪器的分辨力为0.01 nT, 则被测仪器分辨力引入的不确定度分量为：

　　C.3.5 合成标准不确定度

　　当校准结果的重复性引入的标准不确定度分量大于被校准仪器的分辨力引入的不确定度分量时， 用测量结果重复性引入的不确定度分量参与不确定度计算，可得合成标准不确定度ue:

　　C.3.6 扩展不确定度

　　取k=2, 扩展不确定度：

　　U=ku=2×0.1=0.2(nT)

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　　磁力仪磁感应强度在示值为50000 nT时校准结果的扩展不确定度为0.2nT。

　　C.3.7 标准不确定度一览表

　　标准不确定度一览表见表C.2。

　　表C.2磁感应强度示值标准不确定度一览表

　　测量不确定度报告：磁力仪磁感应强度示值校准结果的测量不确定度U=0.2 nT, 其置信概率为 95%。