Способ измерения геомагнитного поля

 

а о и -1- А ":й-"-и--е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<1>728105

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 020678 (21) 2623167/18-25 (51)М 2

G 01 Ч 3/14 с присоединением заявки ¹ .—

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150480. Бюллетень № 14

Дата опубликования списания 180480 (53) УДК 550, 838, ° 08(088 ° 8) (72) Автор изобретения

Р, Т, Васильев (71 ) 3 а яв ит ель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

6= 6 +6„. (i) 1

Изобретение относится к области геофизических исследований и может быть использовано при поисках и разведке месторождений полезных: ископаемых .

Известен способ измерения геомагнитного поля„по которому определяется время, в течение которого протонная прецессия совершает заданное число циклов (оборотов) . Из-эа фазовых искажений сигнала точность отсчета имеет определенный предел . Кроме того, выходная величина обратно пропорциональна искомой, что создает дополнительные трудности в работе (1), Известен также способ измерения геомагнитного поля, в котором наблюдается частота биений сигнала протонной прецессии, замешанного с сигналом кварцевого генератора (1) . Он также не свободен от влияния фазовых искажений сигнала и плохо приспособлен для реализации на электронно-счетных схемах, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ, основанный на счете импульсов умноженной частоты протонной прецессии в постоянном интервале времени (2) °

Иэ-эа малой мощности сигнал преЦессии подвержен сильным фазовым искажениям за счет внешних и внутренних шумов. Погрешность отсчета складывается иэ двух элементов:

0Π— за счет фазового искажения в начале счета и о. — a конце. Случайные и независимые величины фазовых искажений сигнала бои б „могут быть охарактеризованы среднеквадратическими значениями бо и б„, 15 Совокупная погрешность измерения определяется суммой

Она может. быть снижена за счет увеличения времени счета с „

Однако такой путь повышения точности неприемлем в условиях аэро25 магнитной съемки, требующей максимальной частоты наблюдений, В общем случае показателем качества измерений может служить произведение погрешности отсчета б и

3(полного времени измерения t (врек,я науаааакафф!Щ1кРафзр ".а:фа «а на .:: =:аф - мл аФФ фуфааР» а1%о д

72 81 05 4 счета -с плюс. время поляризации) .

Таким образом, нр>рмированный пока-затель качества улучшается как за счет повышения точности измрэреии, так и эа счет повышения темпа наблюдений.

Целью изобретения является сокращение времени счета и повышение точности измерения, Цель достигается тем, что по предлагаемому способу в пределах заданного времени счета формируют последовательность постоянно нарастающих временных интервалов с общим началом, в каждом из них отсчитывают количество импульсов умноженной частоты прецессии, а полученные отсчеты обрабатывают по фбрмуле

П 1>/2

И вЂ” Ж 4

1 1/2 а 1 1= (1 (2) (050 + Ор50 + 0,50 + „., +

+ 0 р50) Н + V? (б,, V50) — 25H + 10б„. „ Как видно из приведенных цифр, .разность полученных сумм не содержит начальной погрешности оо ; Цена одного импульса изменилась. на ма.сгде Н; — текущий отсчет В 1 -ом интервале времени, n — общее число отсчетов.

Поясним получаемый полезный эффект на численных примерах, Будем считать, что при заданном времени т счета ймпульсов умноженной частоты прецессии результирующий отсчет, выраженный в единицах . измерения магнитного поля, будет Н, Разобьем время счета т на >д 100 равных частей ьт ат/100 и рассмотрим последовательность временных интервалов относительно общего начала:

2Р(1., Зл р., „р т . Отсчеты, получаемые в каждом из них составят соответственно 0,01 Н, 0,02 Н;

0,03 Н,..., Н, Раэдепйм текущйе отсчеты Н,. (1 = 1,2,3...,,() на две группы„ заключенные в пределах от 1/2. + 1 дс и и от 1 до (>/2 и вычислим суммы отсчетов для обеих групп. При этом мы должны прин ять во внимание, что каждый отсчет На содержит постоянную для данной оследбвательности значений нтаттчйльуную погрешность d(> и независимую случайную погрешность с4.; р котоуруюя" можно выразить некоторой среднехвадратической величиной 6(;-,, Группируя слагаемые н располагая одну сумму под другой, получим их разности согласно формуле (2), (Ор51+Ор52+Ор53+аа а "+

+ 1 00)Н+ 50бо«+6; V50 (О 01 + О 02 + 0,03 +,,, +

+ Ор50) Н + 50 бо +б1д М500

1 шт абный множитель n / = 25, с учеТоМ которого результат иэм pEHHA представится в виде Н + О, 4 б„, .

Для сравнения этого результата с прототипом воспользуемся выражением (1), Еслй предположить, что эа время = амплитуда сигнала прецессии сократилась вдвое, то б„будет вдвое

Оплата бо, откуда полная погоал-ность отсчета составит б = (1056„)2(б2 =

1,16„. В нашем случае фигурирует не просто конечная погрешность у

6,1, а некоторое среднее значение б„р зa«mo e((ное между 0„5 <к, и б, т.1 р откуда бк,. = 0,75á, иб(,,= 0,7б. С помощью этих соотношений можно выразить результат измерений через (> - погрешность измерений в спосо:бе-прототипе: Н + 0,3б.

В общем случае разность двух сумм определяется выражением

Н-n/4 + 1/?- 7й/? б,или, принимая во внимание масштабный множитель, Н + 4б, /

Покажем теперь возможность сокращения времени счета т . Сохраняя тот же шаг и = /100, возьмем две выборки по 25 отсчетов в пределах времени счета т/2 (Ор26 + Ор27 + Ор28 + ... +

+ 0,50)Н + 25® + бк; (/25 (0,01 + Ор02 + 0,03 + ... +

+ Ор25)Н + 25бо + 5„, (25 ..(0,25 + Ор25 + 0,75 + . . . +

+ .0 „25) Н + Q (6 . 1)25) — 6,25 H + 76 . р или с учетом масштабного мнсжителя

H + 1, 1 6(,, Пренебрегая тем, что весь замер в данном случае сдвинут в область лучшего отношения . сигнал/шум, получим Н + 0,8G

Оба примера показывают, что предлагаемый способ позволяет улуЧшать привеценный показатель качества измерения бы как за счет повышения точности, так .и эа счет сокращения времени счета. Реализуемость способа проверялась на формальных моделях, вычисленных на ЭВМ, Тех-. ничеcкая реализация способа не тре бует оригинальных устрой ст в . 3ав дача заключается этом,,чтобы с помощью командного устройства текущие показания сетчика импульсов щ умноженной частоты протонной пре цессии Н подавались через равные промежутки. времени ь с на сумматор.

В первой половине. времени счета (для 1= 1,2,3..., n/2) командное устройство вводит текущие отсчеты

728105

n/

X. Н.,- И, t n/ -ь

Формула изобретения

Составитель В, Майоршин

Редактор И, Шубина Техред O„.легеза Корректор М, Внгула

Заказ 1134/46 Тираж 649 Подпи сное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Филиал ППП Патент г, Ужгород, ул. Проектная, 4 в сумматор с одним знаком, а во второй половине (для i-

Способ измерения геомагнитного поля, основанный на счете импульсов умноженной частоты протонной прецессии в некотором интервале време-. ни, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени счета и повышения точности измерения, в пределах заданного времени счета формируют последовательность постоянно возрастающих временных интервалов с общим началом, в каждом из них отсчитывают количество импульсов умноженной частоты прецес- сий, а получейнЫе отсчеты обрабатывают по формуле где Н; — текущий отсчет в -ом интервале времени, - общее число отсчетов, е

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

15 1, Ротштейн A,ß,и Цирель В.С.

Протонные геомагнитометры М., Госгеолтехиздат, 1963, с. 1617.

2. Там же, с, 16 (прототип),