Устройство для измерения параметров неоднородности магнитного поля

 

I (1)864199

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к" авт. свид»ву (22) Заявлеио19.11.79 (21) 2840024/18-21 (51) М. Кл.з

6 01 а ЗЗ/ог с присоединением заявки М (23} Приоритет

Государственный комитет

СССР

IIo делам изобретений и открытий

Опубликовано 1509я1 Бюллетень ЙВ 34

Дата опубликования описания 15. 09. 81 (53) УДК 621. З17.. 44 (088. 8) 1

Ю.В. Афанасьев, Б.М. Смирнов и В.П. ПЬрфиров -, ",Л

1

\ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

l (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ IIAPANETPOB

НЕОДНОРОДНОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров неоднородности магнитного поля,,созданных .этим источником в точках пространства.

Известно устройство для измерения параметров магнитного поля, содержащее жесткое немагнитное основание с расположенными на нем тремя однокомпонентными магнитометрическими преобразователями, оси которых взаимно ортогональны, три синхронных детектора, два первых входа каждого иэ которых подключены к выходам 15 одного из магнитометрических преобразователей генератор тока, выходы которого подключены ко входам магнитометрических преобразователей и ко входам коммутации синхронных де- 20 текторов и регистрирующее устройство, вход которого подключен к вЫходу всех синхронных детекторов f1) .

В известном устройстве магнитометрические преобразователи расположены так, что они занимают минимальный конструктивно допустимый объем пространства. Однако такое расположение магннтометрических преобразователей приводит к взаимно- 30 му влиянию магнитного поля одного преобразователя на другие, что вызывает в них ложный сигнал, являющийся дополнительной погрешностью при измерении вектора магнитной индукции в окрестностях данной точки наблюдения. Величина этой дополнительной .погрешности может определяться десятками процентов, что снижает точность измерения параметров магнитного поля данным устройством.

Увеличение же расстояния между магнитометрическими преобразователями приводит к ухудшению разрешающей способности известного устройства для измерения параметров магнитного поля, а следовательно, и к снижению точности измерения. Кроме того,низкая точность измерения параметров магнитного поля данным устройством обусловлена влиянием вариаций геомагнитного поля и промышленных помех, которые воспринимаются этим устройством как полезные сигналы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения параметров неод- нородности магнитного поля, содержа-. щее три взаимно перпендикулярных дат;чика, имеющих общий центр, каждый из

864199 которых состоит из двух однокомгонентных преобразователей, оси преобразователей двух блоков датчиков параллельны между собой и перпендикулярны базовой оси, проходящей через центры этих преобразователей, оси преобразователей третьего блока датчиков соосны с базовой осью, проходящей через центры этих преобразователей, три детектора, два первых входа каждого из которых подключены к выходам магнитометрических преобразователей и ко входу коммутации каждого синхронного детектора, и регистрирующее устройство, входы которого подключены к выходам всех синхронных детекторов. Базовые оси всех преобразователей соосны, а оси преобразователей трех датчиков расположены в трех взаимно ортогональных плоскостях (2J.

Преобразователи в известном устройстве реагируют только на проекцию вектора магнитной индукции на свою ось, и расположены так, что каждые три из упомянутых преобразователей занимают минимальный конструктивно допустимый объем пространства. Такое расположение преобразователей датчиков приводит к взаимному влиянию магнитного поля одного преобразователя на другие, что вызывает в них ложный сигнал, являющийся дополнительной погрешностью при измерении пространственных производных вектора магнитной индукции. Увеличение же расстояния между магнитометрическими преобразователями приводит к ухудшению разрешающей способности устройства, а значит, и к снижению точности измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения параметров

4 неоднородности магнитного поля.

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее жесткое немагнитное основание с расположенными на нем тремя блоками градиентометрических,датчиков, каждый иэ которых состоит из двух однокомпонентных магнитометрических преобразователей, оси магнитометрических преобразователей одного из упомянутых блоков параллельны между собой и перпендикулярны базовой оси, проходящей, через центры этих преобразователей,оси магнитометрических преобразователей второго блока параллельны друг другу и перпендикулярны базовой оси, проходяще Ьчерез центры этих преобразователей, оси магнитометрических преоб" разователей:третьего блока соосны с базовой осью, проходящей через центры этих преобразователей, три синхронных детектора, два первые входа каждого из которых подключены к выходам магиитометрических преобразователей одного иэ блоков градиентометрических датчиков, генератор

Устройство работает следующим образом. переменного тока, выходы которого подключены ко входам магнитометрических преобразователей и ко входу коммутаций каждого синхронного детектора, и регистрирующий прибор, входы которого подключены к выходам всех синхронных детекторов, базовые оси магнитометрических преобразователей взаимно-ортогональны, магнитометрические преобразователи первого и второго блоков градиентометричес.—

® ких датчиков параллельны базовой оси третьего блока градиентометрических датчиков, а магнитометрические преобразователи каждого блока расположены на одинаковом расстоя1$ нии от точки пересечения базовых осей, На чертеже изображена структурная схема устройства для измерения параметров неоднородности магнитного поля. щ Устройство содержит три блока градиентометрических датчиков 1,2 и 3, каждый из которых состоит из двух однокомпонентных магнитометрических преобразователей 4 и 5, 6 и

7, 8 и 9, три синхронных детектора

10, 11 и 12, генератор тока 13, выходы которого подключены ко входам преобразователей 4, 5, 6, 7, 8 и 9 и входам коммутации синхронных детекторов 10, 11 и 12, регистрирующий

З0 прибор 14, входы которого подключены к выходам детекторов 10, 11 и 12, и жесткое немагнитное основание 15, на котором расположены блоки градиентометрических датчиков 1,2 и 3.

35 Оси преобразователей 4 и 5 параллельны между собой и перпендикулярны базовой оси АС, проходящей через центры этих преобразователей A и С.

Оси преобразователей 6 и 7 параллель4 ны друг другу и перпендикулярны базовой оси 0К, проходящей через центры этих преобразователей 0 и J<. Оси преобразователей 8 и 9 соосны с ба; зовой осью LP, проходящей через центры этих преобразователей L u P.

Блоки градиентометрических датчиков

1, 2 и 3 установлены так, что их базовые оси АС, DК и LP взаимно ортогональны, а оси преобразователей

4,5,6,7,8 и 9 параллельны базовой Ы оси LP. Преобразователи 4,5,6,7,8 и

9 блоков градиентометрических датчиков 1,2 и 3 расположены на одинаковых расстояниях от точки пересече ния О базовых осей АС, DK и LÐ Pбло$$ ков градиентометрических датчиков

1, 2 и 3, т.е. AO=OC, D0=0K,LO=OP

Каждая базовая ось АС, DK u LP направлена вдоль одной иэ осей ОХ, OY, OZ прямоугольной пространственной системы координат. При этом ось

AC направлена вдоль оси ОХ, ось DK вдоль оси OY и ось LLL — вдоль оси OZ>

864199

Формула изобретения

Каждый преобразователь 4,5, 6,7,8 магнитометрического преобразовате,и 9 реагирует только на проекцию ля на другое, а следовательно, ос вектора магнитной индукции на свою лабляет на несколько порядков ложный ось. С выходов преобразователей 4 и сигнал, обусловленный упомянутым

5, 6 и 7, 8 и 9 блоков грациентомет- взаимным влиянием, что обеспечивает рических датчиков 1, 2 и 3 поступают повышение точности измерения парасигналы на первые входы синхронных метров неоднородности магнитного поля детекторов 10, 11 и 12, пропорцио- по сравнению с известным устройством. нальные разностям проекций магнитных индукций на оси упомянутых преобраФ зователей. Так как расстояние между преобразователями 4, 5, 6, 7, 8 и 9

10 постоянно, то на входы синхронных де- Устройство для измерения параметтекторов 10, 11 и 12 поступают сигна- ров неоднородности магнитного поля, лы, пропорциональные трем пространст- содержащее жесткое немагнитное основавенным производным вектора магнитной ние с расположенными на нем тремя индукции. Так на вход детектора 10 15 блоками градиентометрических датчипоступает сигнал пропорциональный коз,каждый из которых состоит из двух. однокомпонентных магнитометрических

8 х

1на вход детектора поступает преобразователей, оси магнитометрисигнал пропорциональный и на ческих преобразователей одного из

Вм вход детектора 12 поступает сигнал. 20 УпомннУт блоков паРа""ельны ме У

aв собой и перпендикулярны базовой оси, пропорциональный, где, — -. проходящей через центры этих преобаЬд

2 ах д аьд разователей, оси магнитометрических — пространственные производные

az. преобразователей второго блока павектора магнитной индукции. Генера- 5 раллельны друг другу и перпендикутор тока 13 осуществляет возбужцение лярны базовой оси, проходящей чемагниточувствительных -элементов пре- рез центры этих преобразователей, образователей 4,5,6,7,8 и 9.и ком- - оси магнитометрических преобразовамутацию детекторов 10, 11 И 12. Про- телей третьего блока саосны с базодетектированные сигналы с детекто- вой осью, проходящей через центры ров 10, 11 и 12 поступают на входы З0 этих преобразователей, три синхронрегистрирующего прибора 14. В одно- ных детектора, два первые входа каж,родной и изотропной среде (М = const, дого из которых подключены к выходам не содержащей токов, rot 8=0, где магнитометрических преобразователей

8 — вектор магнитной индукции. В одного из блоков градиентометричестаком случае, выполняется равенство З5 ких датчиков, генератор переменного следующих пространственных производ- тока, выходы которого подключены ных ко входам магнитометрических преобразователей и ко входу коммутации щ as абх а8м - каждого синхронного детектора, и

gz д q а Зх 40 регистрирующий прибор, входы которого подключены к выходам всех синСледовательно, устройством можно хронных детекторов, о т л и ч а юизмерять пространственные производ- щ е е с я тем, что, с целью повышеные, равные пространственным произ- ния точности, базовые оси магнитометводным, которые измеряют известным рических преобразователей взаимно устройством. Однако по сравнению . ортогональны, магнитометрические с известным устройством точность из- преобразователи первого и второго мерения параметров неоднородности маг- блоков градиентометрических датчинитного поля данным устройством вы-, .ков параллельны базовой оси третьше. Повышение точности измерения, его блока градиентометрических датустройством достигнуто за счет того, 50 чиков, а магнитометрические преобчто все преобразователи разнесены. разователи каждого блока располов пространстве на значительные рас- жены на одинаковом расстоянии от стояния, превышающие в несколько точки пересечения базовых осей. .раз максимальные линейные размеры Источники информации, самих преобразователей. Такое располо-55 принятые во внимание при экспертизе

;жение магнитометрических преобразо- 1. Ю.B. Афанасьев Феррозонды, вателей на жестком немагнитном ос- Л.; "Энергия", с. 127-135. новании практически исключает вэаим- 2. Заявка Великобритании ное-влияние магнитного поля одного Р 1421365, кл. G 01 R 29/08,1976.

864199

Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7777/67 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 Составитель, Е. Данилина

Редактор Е. дорошенко Техред М. Голинка Корректор С. Щомак