Индукционный магнитомер

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.ЯО„„Д}7ДЩ1 А

ЗШ 01 R 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3462855/18-21 (22) 02.07.82 (46) 07.02. 84. Бюл. 9 5 (72) Т. В. Дьытриева, Е.Ф. Зимин, Э. С. Кочанов, В. A. Кузовкин, Ю.В.Ляхов и Ю.ПеМалов (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621,317.44 (088.8) (56 } 1. Скородумов С.А.,Обоишев Ю. П.

Помехоустойчивая аппаратура.

Л., Эн ергоиздат, 19 81 °

2. Патент Великобритании

В 1552617, кл. 5 01 Vr 1979 (прототип), (54)(57) ИНДУКЦИОННЫЙ МАГНИТОМЕТР, состоящий из рамочного первичного преобразователя в виде круглого или квадратного витка, предварительного

"силителя и блока регистрации, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений эа счет устранения влияния помех от электрического поля с масштабом неоднородности, большим размера. датчика, в него введены четыре согласующих трансформатора, а виток первичного преобразователя выполнен в вид четырех равных секций, середины которых соединены между собой радиальными проводниками с общей точкой в центре витка, между секциями включены первичные обмоткй согласующих трансформаторов, при этом вторичные обмотки двух пар диаметрально противоположных согласующих трансформаторов соединены последовательно и согласно и включе-

O ны между общей точкой в центре витка а также инвертирующим и неинвертиру щим входами предварительного усилителя, нынад которого подключен к С блоку регистрации.

Ф ч юе

1071981

Изобретение относится к магнитометрии и может быть исполЬзовано в геофизике при исследовании естественного и искусственных магнитных полей с широким частотным диапазоном в диэлектрической и проводящей средах при наличии мсщных электрических полей .

Известны индукционные магнитометры для измерения переменных магнитных полей, основанные на наведении

ЭДС в витках рамки,. помещенной в изменяющееся магнитное поле„ Известные магнитометры содержат первичные преобразователи в виде одновит.ковой или многовитковой рамки с сердечником из ферромагнитного материала, усилитель для повышения уровня сигнала с выхода первичного преобразователя и блок регистрации Г1J.

Недостатком устройств является низкая чувствительность .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения переменного магнитного поля, содержащее рамочный первичный преобразователь в виде круглого пли квадратного витка, предварительного усилителя и блока регистрации. В устройстве вы». ход рамочной антенны непосредственно соединен с входом усилителя (2g.

Недостатком известного устройства является низкая чувствительность и точность измерения.

U ëü изобретения — повышение чувствительности и точности измерений за счет устранения влияния помех от электрического поля с масштабом неоднородности, большим размера датчика.

Ноставленная цель достигается тем, что в индукционный магнитометр, состоящий иэ рамочного первичного преобразователя в виде круглого или квадратного витка, предварительного усилителя и блока регистрации, введены четыре согласующих трансформатора, а виток первичного преобраэо" вателя кяполнен в виде четырех равных секций„середины которых соединены между собой радиальными проводниками с общей точкой в центре витка, между секциями включены первичные обмотки согласующих трансформаторов, при этом вторичные обмотки двух пар диаметрально противоположных согласующих трансформаторов соединены последовательно и согласно включены между общей точкой в центре витка, а также инвертирующим и неинвертирующим входами предварительного усилителя, выход которого подключен к блоку регистрации.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит рамочный первичный преобразователь 1 в виде квадратного витка, разделенного на четыре равные секции 2. Середины секций 2 соединены между собой ра5 диальными проводниками 3 с общей точкой 4 в центре витка. Между секциями 2 включены первичные обмотки 5 согласующих трансформаторов 6 . Вторичные обмотки 7 двух пар диамет10 рально противоположных согласующих трансформаторов б соединены последовательно и согласно включены между общей точкой и инвертирующим и неинвертирующим входами предварительного

15 усилителя 8. Выход усилителя 8 подключен к входу блока 9 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

При помещении первичного преобразователя 1 в гармонически изменяющееся с частотой El> однородное маги нитное поле с индукцией В, направленной перпендикулярно плоскости чертежа, в каждрй се кции, образо в анной частью витка и закорачивающими радиальными проводниками 3, наводит ся час ти чн а я ЭДС

6=j ы 5/4 Вг где. S — площадь витка.

В силу симметрии токи во всех секциях витка одинаковы, а токи в закорачивающих радиальных проводниках 3 отсутствуют .

Если пренебречь индуктивностями рассеивания и сопротивлениями обмоток трансформатора 6, напряжение сигнала, приведенное к входу усилите" ля 8 можно записать в виде

2г А

40 z 2 Z +Z R +Z R т Р ТА РА где Р, — входное сопротивление усилителя 8 по дифференциальному входу;

2,.=(Р+j лg1- импеданс первичной обмотки согласующего трансформатора б;

Z =(r+j L! — выходной импеданс первичноР го преобразователя i.

Если в зоне измерения действует однородное электрическое поле напряженностью Е, то при разложении на ортогональные составляющие

Я =е„Е„+е Е +Е Ет, где е,„, И, е — единичные орты в принятой системе координат.

Напряжение, наводимое в квадратном витке первичного преобразователя 1 со стороной h предлагаемого магнитометра каждой составляющей

/Е Г /Е=о так как е перпендикулярно фе„е„ае =) е„м.3 е„ =е„ -E «=î;

65 24 ВС

1071981 „ „ . „ .1 е„ь-к„ь е„ь.о

AS cy

ФЫ е„й+ е„ъ*е (ъ-& I, Составитель В.Вагин

Редактор A.Øàíäîð Техред И.Метелева Корректор Г. Рааетник

М4

Заказ 118/38 Тираж 711 . Подписное

ВНИИПИ Государственного . комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, помеха от одно- 5 родного электрического поля не влияет на показания магнитометра, тогда как для известного измерителя переменного магнитного поля с такими же геометрическими размерами 30

AS СЭ поскольку имеется наводимая в контуре ЭДС от действия электрического поля за счет несимметрии, вызванной включением нагрузки. (или наличием зазора) в одной из сторон витка. N

При измерении магнитного поля вблизи проводящих тел возникает емкостная связь рамочного первичного преобразователя 1 через электрическое поле с проводящим телом, при-25 водящая к появлению дополнительной помехи за счет разности потенциалов между корпусом усилителя и проводящнм телом при наличии емкостной связи. Разность потенциалов создается источником помехи- е> с имтадансом у, а емкостная связь учитывается с помощью сосредоточенной емкости С. если для простоты вычислений Предположить помеху гармонической (например, с промааленной частотой), то напряжение помехи на входе усилителя определится выражением (для известного устройства);

R Р ! и 3 „(Z+Z )+Р, (ХР+Р„+ >J(Z>+ 2 Р+ +Р„ где R „- оопротйвление подводящих проводов;

Й» — входное сопротивление усилител st

Z =1/)м„с- емкостное сопротивление на частоте помехи м„.

Простой расчет показывает, что дня предлагаемого магнитометра (в силу симметрия схемы)

u„=0, Таким образом, магнитометр не чувствителен к электрическому попе и влиянию проводящих масс, что позволяет значительно повысить точность измерения магнитного поля и чувствительность магнитометра.