Градиентометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистические

Республик

«»901952 (6I ) Дополнительное х авт. свид-ву (22)Заявлено 18.06.80 (21) 2940402/18-21 с присоединением заявки 1Е (23) П риорнтет

Опубликовано 3001.82. Бюллетень .% 4

Дата опубликования описания 30.01.82 (53)M. Кл.

G 01 R 33/022

Веударствеииый комитет

СССР до делам изобретений и открытий (53) УДК 621 317 .44(088.8) (72) Авторы изобретения

С.А. Алексеев, Ю.В. Афанасьев, А.П.

В.П. Порфиров, 6.М. Смирнов и И.С. Х (7! ) Заявитель ()4) ГРАДИЕНТОИЕТР

Изобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для измерения градиента постоянной магнитной индукции и его приращений.

Известен градиентометр, включающий два квантовых преобразователя, работающих с Sg-сигналом, .и электронный блок Pl).

Недостатком известного устройства является невозможность измерения компонент вектора градиента магнитного поля, так как в нем принципиально не предусмотрена возможность установки базовой оси по направленйям составляющих вектора.

Известно также устройство, реализующее способ магниторазведки, основанный на измерении градиента магнитного поля.

Известный градиентометр содержит чувствительную систему, механически сопряженную с теодолитом, и электронный блок, электрически связанный с чувствительной системой посредством кабеля. Поворотный узел представляет собой теодолитный стол, имеющий горизонтальный круг и установленный на штативе. На подвижной

S части теодолитного стола закреплена вилка с горизонтальной осью вращения, на которую насажен вертикальный круг. На горизонтальной оси укреплена штанга, несущая на концах квантовые преобразователи. Поворотный тО узел имеет вертикальную ось вращения.

Штанга с укрепленными на ней преобразователями может поворачиваться вокруг горизонтальной оси вращения о на 360 . Углы поворота вилки и штанги отсчитываются по горизонтальному и вертикальному кругам соответственно 12).

Недостатком известного устройства является непостоянство угла между оптическими осями квантовых преобразователей и вектором магнитной индукции в процессе поиска положения вектора градиента модуля магнитной

3 901 индукции в пространстве. Это приводит к появлению значительной ориентационной погрешности, снижающей точность измерений.

Цель изобретения - повышение точности.

Для достижения указанной цели в градиентометр, содержащий два квантовых преобразователя, размещенных на концах немагнитной штанги, закрепленной на поворотном узле с вертикальной и горизонтальной осями вращения, введены дополнительная ось вращения, расположенная перпендикулярно плоскости, образованной горизонтальной осью вращения и штангой, и трехкомпонентный феррозондовый преобразователь, оси которого взаимно ортогональны, одна из осей параллельна штанге, а другая совпадает с дополнительной осью вращения, при этом трехкомпонентный ферроэондовый преобразователь. размещен в центре штанги, а квантовые преобразователи укреплены под углом 45О к штанге.

На чертеже изображен градиентометр.

Градиентометр, состоит из двух квантовых преобразователей 1 и 2, трехкомпонентного феррозондового преобразователя 3, подставки 4 электронного блока (не показан), немагнитной штанги 5, трех осей вращения: вертикальной 6, горизонтальной 7 и дополнительной оси 8, расположенной перпендикулярно плоскости, образованной горизонтальной осью 7 и штангой 5. Квантовые преобразователи 1 и 2 закреплены на концах шта ги на равном удалении от центра вращения, причем они лежат в плоскости, образованной штангой 5 и осью 8, а их оптические оси составляют со штангой 5 фиксированный угол 45О. Феррозондовый преобразователь 3 установлен на подставке 4 в центре вращения штанги 5, его оси Х, Y u Z взаимно перпендикулярны, причем одна из осей (ось Z) ориентирована в направлении штанги 5, ось У лежит в плоскости горизонтальной оси вращения, а ось

Х " в плоскости вертикальной оси вращения. Электронный блок соединен с преобразователями 1, 2 и 3 кабелем (не показан).

Градиентометр работает следующим образом.

952 4

После установки устройства на жестком основании, используя оси вращения 6, 7 и 8, штангу 5 ориентируют в предполагаемом направлении вектора

В (вектора магнитной индукции). Вращая штангу 5 в небольших пределах вокруг укаэанных осей, добиваются такого ее положения, при котором показания феррозондового преобразова1в теля 3 по компонентам Х и Y равны нулю, а показания по компоненте Z-максимальны. Найденное положение штанги 5 фиксируют, так как оно соответствует установке ее вдоль на1 правления вектор4 В.

По показанию разности сигналов квантовых преобразователей 1 и 2 производят отсчет значения компонен,ЭВ

36 Э

;ты — вектора grad I В ) в ортогональной системе координат XYZ.Далее штангу 5 поворачивают вокруг оси 7 примерно на угол 90 (квантовым .преобразователем 2 вниз) и, вращая ее

gg вокруг осей 6, 7 и 8 добиваются такого ее положения, при котором показания феррозондового преобразователя 3 по компонентам Z u Y равны нулю, а по компоненте Х максимальны.

Зафиксировав положение штанги 5 по квантовым преобразователям 1 и 2, производят отсчет значения компонен3В ты — вектора grad 1 Bl. Для измеBВ рения компоненты — штангу 5 поуу ворачивают вокруг дополнительной оси

8 примерно на угол 90 и уточняют ее положение по показаниям феррозондового преобразователя 3, показания компонент Z u Y — нулевь1е, компоненты Х - максимальные. Штангу 5 фиксируют в найденном положении, и с помощью квантовых преобразователей 1 и 2 производят отсчет.

Таким образом, с помощью предлагаемого устройства могут измеряться три компоненты вектора grad )3 )

З

ЭВ 3 — и —. аУ SZ

При измерениях с помощью гпадиентометра сохраняется оптимальный и постоянный угол между осями преобразователей и вектором В, в результате чего ориентационная погрешность прак тически не сказывается на результатах. Установка штанги с квантовыми преобразователями по направлениям компонент вектора grad IBI осуще5 90 ствляется с помощью ферроэондового преобразователя, для которого угловое разрешение не хуже нескольких минут. Таким образом, погрешность определения компонент вектора

grad В! в этом случае будет близка к чувствительности градиентометра и составит около 0,1 нТл/м.

Кроме того, обеспечивается повышение производительности труда эа счет сокращения времени на установку штанги с квантовыми преобразователями по направлениям компонент вектора

grad I В J, в результате того,что ферроэондовый преобразователь в устройстве используется как нуль-индикатор, имеющий острый экстремум направленности.

>952 6 закрепленной на поворотном узле с вертикальной и горизонтальной осями вращения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены дополнительная ось вращения,.расположенная перпендикулярно плоскости, образованной горизонтальной осью вращения и штангой, и трехкомпонентный ферроIo эондовый преобразователь, оси которого взаимно ортогональны, одна из осей параллельна штанге, а другая совпадает с дополнительной осью вращения, при этом трехкомпонентный и ферроэондовый преобразователь размещен в центре штанги,а квантовые преобразователи укреплены под углом

45 к штанге.

Формула изобретения

Градиентометр, содержащий два квантовых преобразователя,размещенных на концах немагнитной штанги, 26 Источники информации принятые во вйимание при акспертиэе

Патент США И 3252081, кл. G Ol и 33/02, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР гэ В 332402, кл. G 01 В 33/02,1970.

,р

ВНИИПИ Заказ 12373/55 аж 7)3 Подписное

Филиал ППП "Патент", жгород, ул. Проектная,4