Квантовый компонентный магнитол\етр
Союз Советских
Социалистических
Республик
382989
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства Хо—
Заявлено 14.1.1971 (№ 1606263/26-25) .Ч. К,л 6 011 3/14 с присоед!гиением заявки Xå—
Приоритет—
Опубликовано 23Х.1973. Бюллетень ¹ 23
Дата опубликования описания 31 1.1974 Государственный комитет
Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий
УДК 550.838(088.8) Авторы изобретения
В. П. Прошин и В. В. Ушаков с
Специальное конструкторское бюро физического приборостроения
Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР
Заявитель
КВАНТОВЫЙ КОМПОНЕНТНЫЙ МАГНИТОМЕТР
Изобретение относится к геофизическому приборостроению, в частности к приборам, используемым для измерения магнитного но ля Земли в движении.
Известны подобные устройства, в которых использован датчик протонного магнитометра с системой токовых колец, жестко связа!!иых с системой координат носителя. Определение компонент производится счетно-решающим устройством, в которое вводятся значеш!я компонент магнитного поля и поправки па углы наклона, постоянно измеряемые гиросистемами носителя.
Недостатком такой схемы построения прибора, особенно в условиях буксируемой гондолы, является необходимость дополнительного размещения приборов, измеряющих параметры движения гондолы, а следовательно, увеличения сигнальlilix жил кабель-буксира и снижения точности измерений магнитного поля за счет собственной переменной памагничеп элементов гироприборов.
Цель изобретения — измерение абсолютных значений компонент геоа!агнитного поля квантовыми датчиками полного вектора магнитного поля, увеличение точности измерений и упрощение конструкции.
Это достигается тем, что стабилизируется колечная система, выполненная в виде маятниковой усеченной сферы с проточками для то!,Овь!х колец i! двуз!я спокоите, !Яз!ц в Виде
V-образных трубок с жидкостью по краям сферы, а датчик с системой ориентации уста-!!авлнваегся в направлен:I: магнитного ме-! ридиана.
На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого квантового компонентного магнитометра; на фиг. 2 — вертикальный разрез вдоль цро ц!льной осп гондолы; IIB фнг. 3—
10 разрез колечной системы по Л вЂ” Л на фиг. 2; на фиг. 4 показано место установки ртутных успоко лелей; »а фпг. 5- схс»а работы ртутных успокоителсй.
В немагннтной гондоле 1 (c». фиг. 1), 15 буксируемой на кабель-тросе 2 за кораблем
8, расположен квантовый магнпточувствительный датчик 4 с колечной системой 5 токовой компенсации. В носовой части гондолы расположен блок 6 формнрован!!я снгпа20 ла. Датчик 4 устанавливается по направлению магнитного меридиана электродвигателем 7 системы полуавтоматической ориентации датчика 8. Электродвигатель 7 расположен па расстоянии, исключающем влияние
25 собственной намагниченности на показания магнитометра, Счетно-решающее устройство
9 и регистратор 10 расположены на корабле 8.
Датчик 4 магнитометра (см. фш. 2), рас30 положенный в центре колечной системы 5 токовой компенсацн!!, закреплен на кронштей
382989 пе 11, имеющем вертикальную ось вращения, связанную посредстгом червячной персдачи 12, зубчатых колес И и вала 11 с электродвигателем 7 системы ориентации датчика в направлении вектора магнитного 5 поля. Колечная система 5 токовой компенсации выполнена из пемагнитного материала в виде полой усеченной сферы и закреплена с помощью карданового кольца 15. кронштейна 1б и немагн1 тных подшипников на кор- 10 пусе 17. На наружной Itottepxttocrtt сферы имеются выточки 18 (см. фиг. 3), которые заполнены проводами 19 системы 5 колечной токовой компенсации. Успоконтели 20, выполненные в виде V-образных трубок (см. фпг. 15
3 и 4), закреплены на наружной поверяюсти сферы в вертикальной плоскости параллельной продольной осн гондолы н заполнены жидкостью 21, например ртутью (см. фиг. 4). 20
При измерении абсолютных значений компонент геомагнитного ноля используются метод наложения и метод компенсации. По первоM) методу вычис,lÿtoòñÿ компоненты Ilî следующим формулам: 25
Т, — Т
Z =V g(T, - — Т,, -- "т- )
/1 == ф т - — z -
30 где:
Т, — суммарное значение напряженности магнитного поля при дополнительном поле колец в направлении вертикальной компоненты; 35
Т, — суммарное значен ие напряженности магнитного поля при дополнительном поле колец в направлении, ttpoтнвоположном вертикальной компоненте; 40
T — значение вектора магнитного поля
Земли.
По второму методу одна компонента компенсируется магнитным полем, равнь1м по величине и ооратным по знаку, а втор".,51 изме- 45 ряется датчиком.
В датчике магнитомепра при обесточснпой колечной системе вырабатывается сигнал, пропорциональный напряженности полного вектора геомагннтного поля. Для определе- 50
HIIH компотеIIT I3I IIIITIIOI о поля Зем IH коле Iной системой задается реверсивное дополнительное поле в вертикальном направлении, и датчик вырабатывает сигнал, пропорциональный сумме векторов дополнительного поля. 55
Для определения компонент магнитного поля Земли колечной системой задается реверсивное дополнительное поле в вертикальном направлении, и датчик вырабатывает сигнал, пропорциональный сумме век- 60 торов дополнительного поля и магнитного поля Земли. Эти сгиналы после соответствующего формирования и усиления по кабель-буксиру передаются в счетно-решающее
С колечной системой связан жидкостный маятник в виде V-образной трубки, заполненной ртутью (см. фиг. 5). Собственный период жидкостного маятника
T = 2-. ): (точка А — уровень ртути в трубках; точка
 — центр подвески колечной системы).
Причем
Т - . Т (3) Относительно оси подвески возникает возмущающий момент, величина которого (4) Одновременно линия поверхности ртути ь
1 -образной трубке переходит в положение кажущегося горизонта, в результате чего возникает компенсирующий момент, величина которого о
М,„„„. =- 2 - г 1 -I- 2II> .. Т (5) Для выполнения условия динамического равновесия необходимо, чтобы (6) me ==2 У вЂ” F — 2ад F. (7) Выполнение условия (6) может быть достигнуто подбором сечения трубки F для заданного диапазона ускорений, удовлетворяющего уравнению (7). Если уровень ртуустройство н регистрирующую систему. Гондола, буксируемая за кораблем, испытывает продольные ускорения, которые воздейств.ют на маятниковую систему токовой ко p.ненсации и тем самым отклоняют ocb колечной системы от истинной вертикали па углы, пропорциональные величине продольных ускорений. Для уменьшения этих углов отклонения оси колечной системы от вертикали, а следовательно. для увеличения точности измерения компонент, разработаны специальные "успоконтели в виде V-образных трубок, заполненных ртутью. Принцип действия успокоптелей состоит в следующем.
Пусть на колсчпую систему, представляющую собой маятник, действует горизонтальное ускорение, величина которого / (см. фиг. 5).
Собственный период этого маятника
382989 ти в трубке будет совмещен с осью вращения маятника (а=О), то ис=2У вЂ” Р
К (8) и потребная площадь сечения трубки практически не зависит от величины и характера возмущающего горизонтального ускорения.
Предмет изобретения
Квантовый компонентный магнитометр, содержащий магпи датчик с оптической системой ориентации, блок фор- 15 мирования сигнала, счетное решающее устройство, регистратор, колечную систему токовой компенсации, немагнитную гондолу, от,гичаюи ийся тем, что, с целью измерения абсолютных значений компонент магнитного поля Земли в движении и упрощения конструкции, в нем колечная система токовой компенсации, в центре которой установлен датчик, ориентируемый в направлении магнитного меридиана электроприводом, выполнена в виде полой маятниковой стабилизированной в вертикали усеченной сферы с проточками для токовых колец и двумя успокоителями в виде V-образных трубок, заполненных жидкостью, например ртутью.
382989
77 «) 7Р
1 ( с
"г с. ?
Я 1сг? С, I
Гса ->
1 г — —
I — °
13 ь
Гр 1? -,5
Составитель Л. Байдакова
Р-:.;I=к. ор А. Батыгин Техред Е. Борисова Корректор В. Брыксина
Заказ 12524/14 Изд. № 975 Тираж 755 Подписное
LIHHI4IIN Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Г"саЛОЯРОСЛВВЕЦНЭЯ ГОРОДСКВЯ ТННОГРафНЯ КВЛУЖСКОГО ООЛВСТНОГО управления издательств, полиграфии и книжной торговли
