Устройство для измерения градиента магнитного поля на море

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕН1-1Я ГРАДИЕНТА МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА МОРЕ, содержащее два идентичных магниточувствительных датчика (МЧД I с блоками формирования сигнала, размещенных в раздельных буксируемых немагнитных гондолах, два частотомера, подключенных первыми входами к выходам соответствующих МЧД, последовательно соединенные блоки вычисления градиента и вьшода информации, подключенные первыми и вторыми входами к выходам соответствующих частотомеров , кварцевые часы, подключенные выходами к третьим входам блоков вычисления градиента и вьшода информации , блок синхронизации, подключенный входом к выходу кварцевых часов и выходами - к вторым входам частотомеров , а также рехчютратор, подключенньп к выходу блока вывода информации , отличающееся тем, что, с целью поныгления точности измерения в море, в него дополнительно введены генератор зондирующих импульсов с управляемым импульсным пневмоизлучателем , три пьезонриемника давления , два из которых установлены в буксируег-5ых гондолах, а третий жестко укреплен на п;танге под кормой корабля, усилитель и блоки измерения вертикальной и горизонтальной базы, причем вход генератора зондир пощих импульсов соединен с выходом блока О е синхронизации, а выход подключен ко входу управляемого импу.чьсного пневмоизлучателя , выходы пьезоприемников давления соединены со вторыми входа и блоков форми11Ова1П1я сигнала, вторые выходы которых подключены соответственно к нерзым и вторым входам блоков измерения ве;пикальной и горизонтальной багзы, третьи RXOды блоков измерени) вертикальной и ю горизонтальной базь: сселлшс-пы через усилитель с выходом третьего пьезо:л приемника давления, четвертые входы этих блоков подюпочены к одному из выходов кварцевь Х часов, выходы же этих блоков соединенЕ 1 с четвертыми входами блоков ггьписления Градггента и вывода информпнии.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) З(51) G 01 Ч 3/175

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОм СвидиткЛьСтв

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTMA (21) 3532185/18-25 (22) 03.01.83 (46) 15. 05. 84. Вюл. ¹ 18 (72) В.В.Любимов ((71) Специальное конструкторское бюро физического приборостроения

АН СССР (53) 550.838.08(088.8) (56) 1. Патент ClifA N- 3490032, кл. С 01 V 3/08, опублик. !970.

2. Гордин В.Г1. и др. Системы гидромагнитных наблюдений с квантовыми магнитометрами. M., ВИЭМС, 1980, с.14-16 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО Д!!Я ИЗМЕРЕНИЯ

Г! АДИЕНТА МАГНИТНОГО ПОЛЯ HA МОРЕ, содержащее два идентичных магниточувствительных датчика (МЧД 1 с блоками формирования сигнала, размещенных в раздельных буксируемых немагнитных гондолах, два частотомера, подключенных первыми входами к выходам соответствующих МЧП, последовательно соединенные блоки вычисления градиента и вывода информации, подключенные первыми и вторыми входами к выходам соответствующих частотомеров, кварцевые часы, подключенные выходами к третьим входам блоков вычисления градиента и вывода информации, блок синхронизации, подключенный входом к выходу кварцевых часов и выходами — к вторым входам частотомерав, а также реп IIcтратор подключенный к выходу блока выводa информации,отлич;,ющеес я тем, что, с целью повьпнения точности измерения в море, в него дополнительно введены генератор зондирующих импульсов с управляемым импульсным ппевмоизлучателем, три пьезоприемника давления, два II3 которых установлены в буксируемых гондолах, а третий

iI(pcTKo укреплен н» п танге под KopMoii корабпя, усилите|и и блоки измерения вертикальной и горизонтальной базы, причем вход геператора зондирующих импульсов сое tпнеп с выходом блока синхронизации, а выход подключен ко входу управляемого импульсного пневмоизлучателя, выходы пьезоприемников давления сосдинены со вторыми входами блоков формирования сигнала, вторые выходы которых подключены соответственно к первым и вторым входам блоков из,,ерения d2;. тикальной и горизонтальной базы, трстьи - õîды олоков измерения в< ртикальпой и горизонтальпо l баэь: еое.: ппе,п-i через усилитсль с выходом тpclòåего пьеэо приемника давления, четвертые входы этих блоков подключены к одному из выход0I3 кварцевых часов, выходы же этих блоков соединены с четвертыми входами блоков вычисления градиента и вьпзода информации.

Изобретение ОтнОсит(!я к ЕОф!i3и" чет:кому приборостроению и может быг)-. использовано в устройствах при морской геамягнитной съемке.

Известно ycòðîécTE»o для измеосния градиента магнитного поля на море, содержащее две гондолы, внутри которых размещены магниточувствительные цатЧИКИ ((3((()((С 6ЛОКЯМИ фармнраяаНИЯ сигнала, Пр?» этом гондолы зякреплепь) в двух разнесенных точках пространства с применением "жесткой базы, т,е. буксируемые немагнитные гондолы устяновле ()(на фиксированном расстсянии одно от,()ругай 5 ) 1., Недостатки известного устройства

3Я:.(л!О-!5l!01cH в там, -(то база измерР-.

;-тня От;! pян1Гч 1-,я сиc. Тр;.»B,»f;ОВИ1ь)10

: рОМОЗДК»l СЛО )CÊO .3O, ;bс>МНЫХ РабОТ > (,BI(60JIp(»3 6)ЛИЗ15! М Рхнс(3!Е((ТПIГ(т)Е ЮРниРм т(И306))>(тению Я1>ляе l ся ут- таой5-тв0 для измерения г(}я51ие!»тя магнитного поля ня море,, совержгще(двя

ИДЕН ТИ -:НЫХ (>(((> (т . 6Л(ЗКс(М ..l G)OBNI(050Bсl

НИЯ СИГНя.г(;(, РЯЗМЕЩЕН)(ЫХ В РЯЗДЕЛЬных букс}(р у а. (ь(х пем Яг питны х г OH>:,олях, ДНЯ "-,B C (OÒO(IÑ. 1)11 „!50ДК. 5ЮЧЕ."-.(НЫ : !I !!) вымн входами к выходам соответствую— щих 5>т(),)т»., т:ос>ЛР}10BBтелт>но со(диненные блоки )3(т -: иг -.3 fr>5 (т)я i ттяlцтеп (я и вь!)3 Отт с()lH()(333"1ЯТТИН, i!0 ò(êò:!от(ет!Н»35>!Гс -,)ЕDBLi!»3! И

B TOPii(»Н БХО»> ОМИ К БЫХ05) стм COOT BBÒ (Т

ВУ»ОЩИХ (тЯСт ОтОМЕРОВ, КВЯРЦЕВЫЕ ЧЯСЫ, (адклтчe!T»fife гыходами к третьим вхоЦЯМ О !101(OB ВЬ Ч H(ЛРHИЯ ГРЯ т(ИBНТЯ И

DЫБОДЯ ИHфОP:(я)нiн f!. !ОК СИН (PОНИ353""

ЦИИ Гт Одктт(О() ЕННЬтй }ЗХ ОДОЬ» T((if! XО тт У

КВ»- ))ПЕБЬ!Х "Р СРБ Н}>ТХO(JB>b»H К В ТО

)>ь(з Входам частотомеров., я тя!()!(е pål H(. ò 0B T 0 j) . ПО г(к)1)от)Рнттт>33(E(вы 35)о> г()т 6)т

КЯ ВЬ?(ЗОЛЯ T!El(tlOT)b!ЯT!153).

Т(аv>ор. у!;тi>r>йстг(0 пriзваз(;!E.Т 3) :)>(е

РЯТЬ. ВЕОТИКЯ)П.НЫй воти ГОРНЗаптачяный

I р»ЯДНР(тт Е»>В гнитно! 0 пс>ля В двух ()Я.З (,(:.C -,*øf fõ ò03IêBx ïp0còрянствя с пр)3Мр).1533 !»р(>т >те-с.n >. К О;! 6 язт>! Х >т тт > с, w—

) fB. :3.)тТНЫ(! Г) IUDJ!Lf (3» К()(РУт(О 1 . 3 XO-. —.5Я(>лем ?)Я 6;их кабелях (2 ), >)я Н.ÎС ус Tðîéc TBO х ряктеризуетcÿ

E:eä0cтята .;0I.! точностью из).(5= рений, с бУс)тов fie»I!0!(Тем, ч (о пРИ пеРемен;b(x услг>виях 6>ук с,..!ðo Bт; н Ä 3;!B>3 c El!цих., т спл))ИМЕ т, ОТ B!3!1(-Ч ИНЬI 11 (Bl" p )3)т Š—..ilH

В 0 Пlе (!lт! Я т Скат)ОСТИ 56 У!(Ст»!))ОБК) т т! Pb(C

}< ЯНИ5Я BOE(JJO!) 6Я3 а H3!МO!iiBHHB 1>ЗМР

1;ет((я тп греlilHOcòb, величина которой

ПРЯМО Г>РОП(РЦ-.".анят)ЬНО 3;-(ттисит OТ ВЕ- и»(т»3(т») вь(655} )TI))0l.* 6;.Jf! и; 5 -pBHHR.

Цель изобретения — повыщенке точности измерения в море.

Наставленная цель достигается тем, то в устройство для измерения градиента магнитного поля на море, содержащее дззя идентичных т, (т(((с блоками фармировани» ;игналя, размещенных

В раздельыь)х буксируемь(х некагнитных

H0k(J}олях, два частотомера, подключен1G

НЫХ ПЕРВЫМИ ВХОДаМИ К ВЫХОДам Саатветству)о(((их ) !5()Д, последовательно соединенные блоки Вычисления град(лента и Вывода информации, подключенные

ПЕРВЫМИ И 13TOPLIMH ВХОДЯМИ К Bb!XOPBM

СООТВЕТГТВУТОП)ИХ ЧЯСТОТОМЕРСВ, КВЯР

U,r .Bb!-". ЧЯСЫ ПОДКЛЮЧЕННЫР 1?b1XOJIBE»H (".>Е гl>H(I i>i(0(B"» 6JIOX»3}3 ВЫЧИГЛРНИЯ

Г ря! П>(он т }. В )B 0 535< ИнфарМа Пи»(, 6ЛОК

5.- " i! X P () 1! 3» 3 B Lf И И, I i O i(K JI frt Ч Е 1, kf LIH ВХОДОМ ((!Зt )ХО))У 5 ТЗ (P 5 PBb)X »(а 5 OB T(ВЫХО с(Я(»Н

B 3 (.);> :: 51";;;!.;.> ;.,Я.".3, ((Р" l !!Cт P "t f3 О -, . IOJI!(J1ЮЧЕ)П(Ый t. BLIXO ду 6ЛОКВ Быт О;iB >»Неору(ещ)(}(9 дОПОЛ

3(ИТРЛ! НО L D J(3Hbl ГРИЕi)BTGP За((ЛИГ>УЮ) 3".

3 3515 Х т (М П У Л Ь С О В С У П (3 Я В Л Я ЕМ Ь!М ИМ П УЛ Ь С

3!, )-,т !>! t В;)ОИ !Jт,; с(Я fP (ЕМ „TPI> П),3: 30ВРНО."!)Н(кя,!i 1B,"(ения два из катарь!х устя(!0)3 — 3(BHL! в 6>yjтолах, а третий жестко укреплен па ?((тBE(l" е

\3 .: }п кормой корабля. усилитель и блоки Н3 )@pet!HЯ вертикальной и ropu3o!! TB т-;той базы, т(ричем вход генератора зонцир>чощих импульсов соединен с выходом G(ока синхронизации, r Я ПЫХОД ПОДК3((ОЧЕН КО 1)ХОДУ УПРЯВЛ}!Е-! fÎ 0 ИМПУЛЬГНОГО ПНЕВМОИЗЛУ ЧЯТЕЛЯ т п IxoU(>! Пь езоприемников давления, соРдипет(ы с0 тз тары. (и входами б саков фо()м:pOBBH(»,т сигналя, вторые выходы

5((3 Ко.арт>!Х ПОДКЛЮЧЕНЫ CÎOTBPÒСТВЕННО К и рвьтм и Вторым входам блоков измер т>ия вертикагтьнай и горизонтальной базы, третт>)л входы блоков измере -. "т я B P p т (» т(г5 тт ь l t 01» -1 г 0 р(т 3 О l т т ял 1. н ОЙ базы соединены через усилитель с выходом третьего пьезоприемника дав.-:- Иия,, четвертые входы этих блоков подклкттень(к одному из выходов кт,;зpbtе>вьц5(3(яГОВ, Бьгхадь? жР этих бла

-КГ5В соединены с ?етзертьжи входа.ми

6lI(> I(0B I3 jgjB 0}J; B информации H В ычи с,тения градиента.

Ня фиг.) приведена блок-схема

: редпягаемо(o устройства; на фиг.7.5

H=!)(pe!!!»e BopHI)0нтального градйентя) когда гондолы буксируются на одном горизонтальном уровнее ня

r,>Hj.З вЂ” то же> когда гондолы букс!»ру. отс}1 нг ряз)?ь(х горизонта!(ьных

092454

1 мена регистрации фро»та прямой волны

I первой и второй го»долами удовлетворяли соотношению

= 1 ь 1- ).", (6)

Градиент магнитного поля между двумя точками в этом случае определяется из выражения

52 — 8

=1 " . 1= ., Точность измерения базы градиентометра тем выше, чем меньше длительность ), излучаемого импульса ультразвуковой энергии, и определяется из выражения

ЙБ =)

2 (8)

Беличи»а ).„ у современных эхолотов, »апример, колеблется в »ределах 10 1 — !О с, что позволяет иметь разреша)ошую способность при измерении расстоя»ия на море 0,750,0015 м соответственно и повысить топ»ость измерения градиента магнитного поля в 5-!О раз особенно при использовании базы измерения с 4 100 м.!

О ("г "1) импульса ультразвуковой энергии пьезодатчиками 2.! и 2.2 первой и второй гондол 1.! и 1,2 соответс.твенно.

Горизонтальный градиент в этом случае между двумя точками вычисляется из выражения

С;, =(ргас1 Б) = "., (2) где В.) II Б> значения пОля синхрО» но зафиксированные МЧД

25 в двух точках простра»ства.

Через »екоторый промежуток времени Г, пьезоприем»икп 2.1 и 2.2 давления, установлен»ые в гондолах, фик- 0 сируют прохождение фронта отраженной волны, при этом появляется возможность определить глубину моря из соотношения

1: (3) 3S

При различном заглубленип буксиру емых гондол (фиг.З и измерении горизонтального градиента база между этими гондолами определяется из вы40 р ажения где ig — разность времен pei"èñòð.iöèè фронта отраженной волны меж,15 ду пьезодатчиками .1 и 2.2 гондол !.1 и 1.2 соответс,— из гондол, глубину моря и значения текущего времени измерений.

При измерении горизонтального градиента (фиг.2 момент прохождения фронта прямой волны регистрирует сначала первая 1.1. а затем и вторая 1.2 буксируемые гондолы. База между гондолами определяется из

1 выражения где и Т вЂ” соответственно време1 2 на регистрации прямого

hi V Г -„ -, )) ,2 2

2 .)/

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет исключить погрешность измерения градиента магнит»ого поля, связанную с наличием переменных условий букси— ровки, »естабильпостью базы измерения и риска»ием гондол, за счет точного определения базы и каждый момент измерения. При этом гозмож»о упрощение методики измерения градиента магии г»ого поля на море, применение при измерениях базы г;юбой длины и повышение скорости буксиРОВКИ.

Кроме тo? o, ;1ополнптельно получают в цифровой форме данные о глуби Ie моря, жестко синхронизированные по времени с измеренными значениями градиента поля между точками и значениями магнитного поля в этих точ-! не»но.

Определе»ие базы при измерении . вертикаль»ого грацие»та B двух точках (фиг.4! следует из выражения

611 = V (5)

Из геометрических расчетoiI c;Ie— дует, что для ьч)вода го»дол в вертикаль необход11мо варьировать длину кабелей 1аки« образс)м, )тобы врек ах.

Реализация устройства может осуществляться на базе маг»»гометров, например, с кваг)тов) )).)и, протонными или феррозондо.)ыми датчиками„ установленнь)ми в буксируемых гондолах совместно с пьезоприемниками давления, н"))ример, ПЩ-21

1092454

I092454

Фиг. 2

Фиг,z

Nu .Ф

° ВНИИПИ Заказ 3250/30 Tz gal Подписное

5 ° «р аваева ° а аю

Финал ППП Патеит, г.Ужгород, ул.Проектная, 4