Электромагнитный теодолит для определения элементов земного магнитного поля

 

Класс 42 с, 33

34 45О78 с .. д;,в »

Ф ° . ° г.. -,. в вв1ввйв Ввввв1вввв1вв вв ивпввв|вввв.

ОПИСННИЕ электромагнитного теодолита для определения элементов земного магнитного поля.

К авторскому свидетельству А. Ф. Платонова, заявленному 15 ноября

1934 года (спр. о перв. ¹ 157211).

О выдаче авторского свидетельства опубликовано 30 ноября 1935 года.

Известную полевую магнито-метри- I ческую аппаратуру для измерения элементов. земного магнетизма по устройству осей вращения магнитной системы можно разделить на три группы:

1. Магнит подвешивается на нити (коконовой, кварцевой и др.), например, магнитные теодолиты, электрические магнитометр ы.

2. Магнит. вращается на острие, например, магнитные компасы, деклинато:ры и т. д. в

3. Магнит вращается на кварцевых (агатовых) призмах-ножах, и стальных шейках, например, вариационные при-боры, горизонтальные. и вертикальные весы .Шмидта, инклинаторы.

Все эти системы осей вращения имеют целый ряд неудобств и являются источниками ошибок, не поддающихся учету, например: процесс раскручивания йитей занимает иногда несколько часов; изменение температуры и влажности воздуха вынуждает делать повторное рас кручивание; кроме того, на каждой станции надо заниматься центрировкой магнита, регулировкой по высоте, так как нить меняет длину, перекладыванием магнита в стремени, а в силу малого магнитного -момента магнита последний не может полностью преодолеть крутящего момента. нити.

В других осях вра:цения, когда магнитная система качается на призмах или остриях имеется другой источник ошибок, заключающийся в наличии тре- . ния между острив:м и агатовой (сапфировой) топкой, между призмОй и кварцевой (агатовой) йодушкой между осью стрелки и ножами. Эти ошибки, являющиеся следствием застоя магнитной -системы, невозможно в этих конструкциях осей ни учесть, ни обойти.

Процесс успокаивания. магнитной . системы, несмотря на арретирные приспособления и демпферы, -отнимает, много времени. При успокаивании магнита, висящего на нити, последний даже при небольших сотрясениях, ко= лебаниях почвы и ветра — начинает „танцовать".

Еще большие ошибки в магнитной аппаратуре возникают от влияния температуры. Введение же поправок за температуру во всех случаях ненадежно, так как температура магнитной системь1 отстает от показаний термометра, и по- следний показывает не температуру магнита, а температуру окружающего воздуха. При больших же колебаниях температуры и небольших значениях (величинах) горизонтальной и вертикальной составляющих полевые наблюдения обесцениваются или становятся негодными, так как поправка за температуру превышает эти значения приращений горизонтальной и вертикальной составляющих земного магнетизма. — 2 Наконец, определейие каждого элеиента земного магнетизма отдельными приборами вводит в полученные значе- ния этих элементов различные инструментальные ошибки, свойственные каждому прибору, в виду чего они не равноценны.

Предлагаемый электромагнитный теодолит для определения элементов земного магнитного поля, выполненный по схеме теодолита с оптическим отсчетом и заключающий в себе магнитную систему и кольца Гельмгольца, имеет, целью устранить в значительной иере вышеперечисленные недостатки, а следовательно и возникающие от них ошибки и поправки.

На чертеже фиг. 1 изображает вид электромагнитного теодолита для определения элементов земного магнитного поля с вертикально расположенными кольцами; фиг. 3 — разрез шара, еодержащего магнитную стрелку; фиг. 4 — схему компенсационного способа.

На оси 1 вращения зрительной трубы 2 надеты два параллельных кольца3

Гельмгольца, имеющие по несколько витков провода (по методу синус-гальванометра), по которым протекает электрический ток в одном направлении. В середине колец Гельмгольца помещается пустотелый шар 4, скрепленный со зрительной трубой 2. Пустотелый шар 4 заполнен бесцветной прозрачной жидкостью 5 (фиг. 3). В этой жидкости 5 помещен второй шар б с расположенной внутри него магнитнои системой, причем вес шара с магнитной системой ра вен весу такого же объема жидкости.

По диаметру 6 с магнитной системой с двух противоположных концов ввинчены

-две иглы 7, служащие осью вращения магнитной системы. Ось 7 — 7 вращения магнитной системы расположена перпендикулярно к геометрической (визирной) оси зрительной трубы 2 и перпендикулярно к горизонтальной оси (вращения) трубы 2 и упирается в топки 9, 9. Шар магнитной системы опоясывается стек лянным кольцом лимба 70, . на котором нанесены градусные деления. Плоскость лимба 10 перпендикулярна к оси 7 вращения магнитной системы. Отсчет по лимбу магнитной системы можно производить следующим образом. Лучи S, S света, отраженные от зеркал 17, попадают с обоих концов пустотелой оси вращения зрительной трубы на трехгранные призмы 72, помещенные под двумя противоположными концами лимба 10.

Испытав в призмах 72 полное внутреннее отражение, лучи, пройдя через жидкость, . освещают деления лимба. Освещенные деления лимба посылают лучи через оптическую систему внутри ломаных трубочек 13 (фиг. 1) и сходятся под окуляром зрительной трубы, где и производится отсчет сразу по двум противоположным концам лимба магнитной системы. Для измерения склонения магнитная система дезарретируется, зрительная труба наводится на миру и после закрепления вертикальной оси вращения теодолита приводится с помощью уровня на трубе или шаре в горизонтальное положение, в силу чего ось вращения магнитной системы примет вертикальное положение и в окуляре зрительной трубы берется отсчет сразу по двум нониусам магнитной системы. Для измерения горизонтальной:составляющей земного магнетизма следует -только пропустить ток в кольца 3 Гельмгольца. Повторные наблюдения склонения и горизонтальной составляющей, производятся переводом трубы через зенит. Вторая серия наблюдения склонения и горизонтальной составляющей производится после перекладывания зрительной трубы со скрепленными с ней кольцами 3 Гельмгольца. в лагерах 74.

Для измерения наклонения и вертикальной составляющей земного магнетизма плоскости колец 3 Гельмгольца располагают горизонтально (фиг. 2). Для этого на зрительной трубе имеются две шейки 75 (фиг. 1), которые вставляются в лагеры 14 и следовательно ось вращения магнитной системы располагается горизонтальноТак как кольца 3 Гельмгольца заменяют отклоняющий магнит,,то числовая величина силы тока в кольцах определяется по компенсационному способу, сущность которого видна из схемы (фиг. 4). Ток i будет известен, если известно сопротивление R, на концах которого образуется напряжение Е: нормального элемента

Я

Вестона, а именно, i= —. О том, что напряжение на концах нормального со— 3.противления сделано равным Е, можно судить по отсутствию тока в чувствительном гальванометре G, когда в цепи ЕОток, идущий от аккумулятора В, как раз компенсирует ток, возбуждаемый нормальным элементом Вестона, но направляемый в противоположную сторону.

- В электрома гнитном теодолите для астрономических наблюдений имеются труба с ломаным коленом 16, вертикальный и горизонтальный лимбы.

Описанный электромагнитный теодолит полевого типа -может заменить магнитные теодолиты с их многочисленными ненадежными поправками и погрешностями (на закручивание нити, за амплитуду, за температуру, за индукцию и пр.) и путем замены оси вращения современного электрического. магнитометра для измерения склонения и горизонтальной составляющей, он может дополнить его измерением еще двух элементов: накло-. нения и вертикальной составляющей.

Помещение шара с магнитной системой в жидкость позволяет значительно, увеличить вес магнитной системы, а следовательно магнитного момента; вся тяжесть системы передается не на ось вращения, а на жидкость и поэтому ось вращения играет скорее направляющую роль, чем роль опоры; жидкость способствует быстрому затуханию колебаний магнитной системы, а достаточно большой магнитный момент магнита позволяет легко преодолеть как сопротивление трения в жидкости, так и трение в оси, следовательно исключена

; возможность застоя магнитной системы; так как температура жидкости меняется медленно, а магнитная система будет иметь одинаковую температуру с температурой жидкости, то температурный коэфициент магнитной системы может быть определен достаточно точно, если даже температура окружающего воздуха меняется и быстро. B случае применения некоторых масел, застывающих при низких температурах и испаряющихся при очень высоких, имеется возможность производить наблюдения почти круглый год, чего никак нельзя сказать про современные конструкции теодолитов и магнитометров.

И наконец весьма простая и удобная перемена направления оси вращения магнитной системы (перекладываниями осей, переводом трубы через зенит) дает возможность не только делать совокупные определения всех элементов зем ного магнетизма одйим инструменнтом с астрономическими определениями (и и земной ориентировкой), но и дает большую уверенность в этих наблюдениях, так как четырехкратное определение каждого элемента при различных положениях оси исключает почти все инструментальные ошибки и погрешности (I u даже II порядка малости).

Предмет изобретения.

1. Электромагнитный . теодолит для определения элементов земного .магнитного поля, выполненный по схеме теодолита с оптическим отсчетом и заключающий в себе магнитную систему и кольца

Гельмгольца, отличающийся тем, что магнитная система расположена внутри шара б, установленного на остриях внутри второго шара 4, с прозрачной жидкостью, каковой шар 4 скреплен с осью

1 вращения зрительной трубы и ссамой зрительной трубой 2. таким образом, чтобы ось 1 вращения, несущая колыб

3 Гельмгольца, была направлена по одному диаметру шара, а оптическая ось трубы — по перпендикулярному к нему диаметру, для чего труба 2 снабжена ломаным коленом 16.

2. Форма выполнения электромагнитного теодолита по и. 1, отличающаяся тем, что зрительная труба 2 снабжена двумя шейками 15, служащими для помещения их в. лагеры 14 при измерении наклонения и вертикальной составляющей земного поля.