Градиентометр

 

ГРАДИЕНТОМЕТР, содержащий два чувствительных элемента, систему магнитного подвеса, систему регистрации взаимного смещения чувствительных элементов и систему сверхпроводящих элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и стабильности градиентометра, чувствительные элементы выполнены в виде двух соосных цилиндрических колец из сверхпроводника первого рода, свободно подвешенных в собственном магнитном поле и связанных общим для них магнитным потоком. 00 ел со со

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

g g G 01V 7/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3447184/18-25 (22) 03.06.82 (46) 23.03.84. Бюл. № 11

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (72) Е. А. Монахов, А. В. Веряскин и Б. О. Михайлов (71) МГУ им. М. В. Ломоносова (53) 528.026.3:528.563 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 881643, кл. G 01 V 7/04, 1981.

2. Патент США ¹ 4255969, кл. 73 †3, опублик. 1981 (прототип).

„„SU„„1081599 A (54) (57) ГРАДИЕНТОМЕТР, содержащий два чувствительных элемента, систему магнитного подвеса, систему регистрации взаимного смещения чувствительных элементов и систему сверхпроводящих элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и стабильности градиентометра, чувствительные элементы выполнены в виде двух соосных цилиндрических колец из сверхпроводника первого рода, свободно подвешенных в собственном магнитном поле и связанных общим для них магнитным потоком.

1081599

35

1 = 05( — В(), Изобретение относится к гравиметрии, а именно к статическим градиентометрам для измерения вертикального градиента силы тяжести.

Известен гравиметр, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде сверхпроводящего цилиндрического кольца с циркулирующим по нему током, систему магнитного подвеса, систему регистрации смещения чувствительного элемента из положения равновесия. Сверхпроводящее цилиндрическое кольцо свободно подвешено в собственном магнитном поле, созданном циркулирующими по нему кольцевыми токами, н находится в режиме захваченного магнитного потока. Изменение ускорения силы тяжести в месте расположения чувствительного элемента приводит к смещению его центра масс вдоль оси симметрии устройства. Регистрация смещения чувствительного элемента под влиянием переменной силы тяжести осуществляется непосредственным измерением градиента магнитного потока вблизи оси симметрии устройства с помощью сверхпроводящего трансформатора потока, связанного с высокочувствительным магнитометром на эффекте Дисозефсона (1) .

Устройство обладает высокой стабильностью магнитного подвеса чувствительного элемента, которая полностью определяется постоянством «вмороженного» магнитного потока в отверстии цилиндрического кольца.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является градиентометр, содержащий два чувствительных элемента, систему магнитного подвеса, систему регистрации взаимного смещения чувствительных элементов и систему сверхпроводящих элементов (2).

Недостатком известных устройств является необходимость тщательной идентификации разнесенных гравиметров, так как малые отклонения между основными параметрами последних приводят к существенному снижению точности измерений. Кроме того, недостатком известных устройств является необходимость сохранения опорной базы между разнесенными гравиметрами.

Цель изобретения — повышение точности и стабильности градиентометра.

Цель досТигается тем, что в граАиентометре, содержащем два чувствительных элемента, систему магнитного подвеса, систему регистрации взаимного .смещения чувствительных элементов и систему сверхпроводящих элементов, чувствительные элементы выполнены в виде двух соосных цилиндрических колец из сверхпроводника первого рода, свободно подвешенных в собственном

55 магнитном поле и связанных общим для них магнитным потоком.

На чертеже представлена схема, поясняющая принцип действия градиентометра.

Предлагаемое устройство содержит чувствительные элементы 1 и 2, систему 3 магнитного подвеса, высокочувствительный магнитометр 4 на эффекте Джозефсона, систему сверхпроводящих экранов 5 и 6.

Принцип действия градиентометра заключается в следующем.

Чувствительные элементы 1 и 2 — два соосных сверхпроводящих цилиндрических кольца с внутренними и внешнИми радиусами, равными соответственно R" R", i = 1,2, с помощью системы 3 магнитного подвеса находятся в подвешенном состоянии. Магнитный поток, проходящий через отверстия цилиндрических колец, является постоянной величиной, не зависящей от времени. Для чувствительных элементов, находящихся в состоянии свободного подвеса, например, над сверхпроводящей плоскостью, должно выполняться условие ти фа

1(Rg ) ®i ) )4

Rl2) 1 где ф1 = ф =. const — магнитный поток, проходящий сквозь отверстия цилиндрических колец чувствительных элементов 1 и 2, При этом условии высота поднятия чувствительных элементов 1 и 2 относительно системы 3 магнитного подвеса будет одинакова, а опорная база или расстояние между центрами масс чувствительных элементов определится как где В1 и E — соответственно высоты цилиндрических колец чувствительных элементов

1 и 2.

Магнитные потоки Ф, и Ф, йроходящие сквозь отверстия цилиндрических колец, «заморожены» и поддерживаются наведенными сверхпроводящими токами, циркулирующими в цилиндрических кольцах.

Стабильность режима магнитного подвеса определяется постоянством магнитных потоков Ф, и Ф и экранированием от внешних магнитных полей с помощью сверхпроводящих экранов 5 и 6.

При изменении вертикального градиента силы тяжести g изменится опорная база

L — расстояние между центрами масс сверхпроводящих колец. Взаимное изменение положения сверхпроводящих колец чувствительных элементов 1 и 2 регистрируется с помощью специальной системы приемных

1081599

Составитель Ю. Чалисов

Техред И. Верес Корректор О. Билак

Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Лазаренко

Заказ 1545/42 катушек высокочувствительного магнитометра 4.

Рассчитанная чувствительность прибора при оптимальном режиме составляет д = (1/и" .-1 ° 10» (1/Гц >.

Предложенный градиентометр обладает высокой стабильностью опорной базы, более высокой разрешаюшей способностью и может быть использован для изучения гравитационного поля Земли при поисках месторождений полезных ископаемых.