Компонентный магнитометр

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к авторском свидиииствм

Союз Соввтсиин

Социалистичеснин

Республик (ii)824099 (Я)м. кя.

8 0l V 3/08 (61) Дополнительное к авт. свнд-ay— (22) Заявлено09.07. 79 (21) 2793137/18-25 с присоединением заявки М

Ваудлрстевнвй квинтет

ЕССР вв делэи нзейретеннй н втнритнй (23) Приоритет (53) УДК 550, 838. 08, (088. 8) Онублнковано 230481. Ьюллетень М 15

Дата онубликовання описания 250481 (72) Авторы (54) КОМПОНЕНТНЫЙ МАГНИТОМЕТР

Изобретение относится к геофизике а именно к классу приборов, используемых для измерения составляющих вектора напряженности магнитного поля Земли, как в стационарных условиях, так и в условиях морской магнитной съемки.

Известен компонентный магнитометр, содержащий магниточувствительный датчик, колечную систему, формирователь сигнала, измерительный блок, вычислительное устройство, блок компенсации, коммутатор, источник питания и регистратор.

Работа такого магнитометра основана на измерении полного вектора

° е геомагнитного поля 1)и его состав.ляющих — горизонтальной(Н)и вертикальной(2) — при наложении дополнительных полей, создаваемых колечной системой (1).

Наиболее близким к изобретению техническим решением является компонентный квантовый магнитометр, содержащий колечную систему, магниточувствительный датчик расположенный в центре колечиой системы, последовательно соединенные формирователь сигнала, измерительный блок, вычислительное устройство и регистратор, подключенные к выходу датчика, блок компенсации, подключенный к выходу измерительного блока, коммутатор,подключенный к выходам измеритель. ного блока и блока компенсации,а так" же к колечиой системе,и источник питания Qg

Известный магнитометр осуществляет измерения полного вектора Т, а нри наложении дополнительных магнитньпГ полей -Н и Z компоненты магнитного поля ..

Величина вертикальной составляющей геомагнитиого паля при методе компенсации определяется по измереинма значениям Т и Н

8.24099

t0 (22

20

2 (+)4 z (-) . (4) 30

50

3

При использовании метода дополнения-составляющие геомагнитного поля определяются из выражений

1. - т где Т вЂ” измеренное значение геомагнитного поля при отсутствии дополнительного поля, Т вЂ” результирующее значение поля при наложении дополнительного поля Х, (+) в направлении вертикальной составляющей поля Земли, Т результирующее значение поля при изменении знака дополнительного поля 2 (-) на противоположный (I).

Недостатком такого магнитометра

" является наличие погрешности измерения Z — - составляющей за счет неравенства дополнительных полей, создаваемых колечной системой т. е.

Требование равенства дополнительных полей практически означает то, что ток в колечной системе до и после переключения его направления должен сохраняться с ошибкой не более 0,001 мА при его величине порядка 50 мА.

Основныии факторами, влияющими на неравенство дополнительных полей, являются относительный разброс переходных сопротивлений коммутирующих контактов, который обычно лежит в пределах переходного сопротивления контакта, увеличение переходного сопротивления коммутирующих контактов за счет продолжительной работы, температурная нестабильность параметров колечной системы.

Погрешность измерения Z †. составляющей за счет перечисленных выше факторов может достичь, B зависимости от величины дополнительного поля, значений порядка от нескольких десятков до сотни нТл.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель, достигается тем, что в компонентный магнитометр, со- . держащий колечную систему, магниточувствительный датчик, расположенный в центре колечной системы, последовательно соединенные формирователь сигнала, измерительный блок, вычислительное устройство и регистратор, подключенные к выходу датчика, блок компенсации, источник питания.и RQM мутатор, подключенный к выходу измерительного блока и к колечной сис" теме, дополнительно введены регулирующий элемент, усилитель постоянноro тока, модулятор, усилитель рас-. согласования и синхронный детектор, при этом цепь питания колечной системы выполнена по мостовой схеме, в одно плечо которой включен блок компенсации, а в другое плечо последовательно с колечной системой и коммутатором - регулирующий элемент, в одну из диагоналей моста включен источник питания, а в другую — модулятор, вход которого соединен с выходом измерительного блока, а выход через усилитель рассогласования подключен к одному из входов синхронно25 ro детектора, второй вход которого также соединен с выходом измеритель-, ного блока, а к выходу через усилитель постоянного тока подключен рег,улирующий элемент.

На чертеже приведена блок-схема компонентного магии томе тра.

Иагнитометр состоит из магниточувствительного датчика 1, установленного в центре колечной системы

2, формирователя 3 сигнала, измерительного блока 4, вычислительного устройства 5, регистратора 6. В первое плечо мостовой схемы цепи питания колечной Системы включен блок ? компенсации, во второе и третье плечи включены эталонные сопротивления 8 и 9, а в четвертое плечо последовательно с колечной системой и коммутатором 10 включен регулирующий элемент

11.

Одна из диагоналей моста соединена с источником 12 питания, а в другую диагональ включен модулятор 13„. вход которого соединен с выходом измерительного блока.

Выход модулятора через усилитель 14 рассогласования подключен к одному из входов синхронного детектора I5, второй вход которого также соединен с измерительным блоком.

К выходу синхронного детектора через усилитель 16 постоянного тока подключен регулирующий элемент.

824099 .

Рабо та магнитометра осуществляется следующим образом. мени. интегрирующего звена усилителя постоянного тока, По команце с вычислительного устройства 5

Уст- При использовании предлагаемого с помощью блока 7 компенс ации с изобретения исключается погрешность устанавливается, в зависимости от измерения составляющих, обусловлени от раиона измерений, требуемая величина ная нестабильностью и изменением ина дополнитель ного поля

При э том ч ере

Ъ переходных сопротивлений коммутаточерез ветвь моста, состоя- ра, переходных контактов различных компенсации и эталонного сопроти 8 соединительных проводов и кабелей тивления от высокостабили- to зиров ан нного источника !2 питания и исключается влияние температуры потечет на электрические параметры колечной т ток, через другую ветвь моста состоящую из кэлечной системы системы, в результате значительно

2 коммут повышается точность измерения сосммутатора 10„ регулирующего элемента 11 тавляющих магнитного поля Земли. и эталонного сопротив !$ ления 9 также потечет ток, Формула изобретения

При равенстве этих токов, напряже- Ко ния на е- омпонентный магнитометр, содерн я на эталонных сопротивлениях 8 и

9 б т и жащии .колечную систему с цепью пиудут равны и в диагонали моста на входе модулятора разность потен ана тания, магниточувствительный датчик

Э лов б е циа- 20 расположенный в центре колечной сислов удет равна нулю. Следовательно, ток, протекающи" но, темы, последовательно соединенные кающии через колечную систему кающи — формирователь сигнала, измерительсоздаст заданную величину до- ный блок ь полнитель д н ro поля 7, Теперь любое ныи блок, вычислительное устройство измене

2, и регистратор, подключенные к выходу ние сопротивления в ветви послеосле-у$ датчика, блок компенсации, источник довательно с колечной системой об сй, о ус- питания и коммутатор, подключенный ловленное изменением переходного сопротивления комм ти о со- к выходу измерительного блока и к ленни коммутирующих контактов колечной системе, о т л и ч а вкоммутатора 10 при реверсе дополн— тельного поля или и и олни- щийс я тем что с олн —,, целью повышеления колеч ой изменения с опр стив- ния точнос олечнои системы от температ ы .30, ти измерения, в него дор ур полнительно введены регули Й приведет к разбалансу мостовой схемы рующи элемент, усилитель постоянного тока и в диагонали моста (на эталонных

Ф модулятор, усилитель рассогласования сопротивлениях) появится разность и синхронный детектор,при этом цепь потенциалов (напряжение рассогласова- питания колечной системы выполнена по ния), С помощью модулятора 13 постоян- мостовой схеме,в одно плечо которой ное напряжение рассогласования и еб

p —:.включен блок компенсации,а в другое о разуется в переменное, усиливается плечо- последовательно с колечной сисусилителем 14 рассогласования и по- темои и коммутатором — регулирующий дается на синхронный детекто, ин- элемент, в одну из диагоналей моста хроимпульсы для мо ля и и — 40 ду ци демоду- включен источник питания, а в другуюляции одновременно подаются от из- модулятор вход вход которого соединен с мерительного блока 4 на мо дулятор 13 выходом измерительного блока, а выи синхронный детекто 15. С ь р . С выхода ход через усилитель рассогласования синхронного детектора напряжение, подключен к одному из входов синхпропорциональное величине рассогла- 4$ ронного детектора, второй вход косования в диагонали мо на моста, подается торого также соединен с выход м мо одо изусилитель 16 постоянного тока ко- мерительног б и о лока, а к выходу через . торый управляет рег ли у рующим эле- усилитель постоянного тока подключен ментом 1!. Регулирующий элемент, в регулирующий элемент. . зависимости от знака и величины рас- $0 Источники информации, согласования в агон ди онали моста, уве-, принятые во внимание при экспертизе личивает или уменьшает величи еличину тока, 1. Компонентный квантовый магнитопротекающего через колечную систему метр КИ-3 "М ", П еридиан, Проспект СКБ

Скорость отработки величины рассог- ФП АН СССР. М., Наука, 1974. ласования определяется частотой $$2, Авторское свидетельство СССР синхроимпульсов, поступающих от из- 9 382989, кл. 8 О! 7 3/14, !971 мерительного блока и постоянной ара- (прототип) .

824099

Составитель А. Василевская

Корректор М. Демчик

Редактор .Т. Киселева Техред Т.Маточка

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул.-Проектная,4

Заказ 2102 66 Тираж 732 Поцписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР .по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,;д. 4/5