RU1803898C - Способ измерени магнитных помех носител магнитометра - Google Patents

Abstract

Использование: в магнитных измерени х дл  измерени  магнитных помех носителей высокочастотных магнитометров, работающих в режиме неравномерного распределени  температур. Сущность изобретени : воспроизвод т температурный режим носител  с одновременным измерением распределени  температуры, одновременно измер ют магнитную индукцию и определ ют магнитные помехи термотоков в электропроводном корпусе и конструкци х носител . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к магнитным измерени м и предназначено дл  измерени  магнитных помех носителей высокоточных магнитометров, работающих в режиме неравномерного распределени  температур .

Цель изобретени  - обеспечение воз- мож,ности определени  магнитных помех, обусловленных термотоками носител .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе измерени  магнитных помех носител , включающем воспроизведение физических факторов, обусловливающих магнитные помехи, одновременное измерение магнитной индукции по сигналам магнитометра , а также измерение параметров воспроизводимых физических факторов по сигналам вспомогательных измерительных преобразователей и определение магнитных помзх с учетом коррел ции приращений магнитной индукции с приращени ми параметров воспроизводимых физических факторов, дополнительно воспроизвод т тепловой режим носител  с одновременным

измерением распределени  температуры носител  по сигналам термоизмерительных преобразователей и по коррел ции измеренных приращений магнитной индукции с приращени ми градиента температур определ ют термомагнитные коэффициенты, а значени  магнитных помех термотоков определ ют по результатам температурных измерений.

Необходимость измерени  этого вида помех обусловлена тем, что термотоки в электропроводном корпусе и конструкци х носител  могут создавать магнитные помехи существенно превышающие порог чувствительности современных магнитоиз- мерительных средств.

Термотоки возникают в неоднородных по составу замкнутых электропроводных конструкци х и корпусе носител  под вли нием градиента температур, обусловленного как односторонним нагревом носител  за счет солнечной радиации, так и за счет разности скоростей набегающего потока. Существенный градиент температур

ел

С

00

о со со ю

00

обусловлен двигател ми транспортного средства, а также источниками и потребител ми электроэнергии.

Сущность предлагаемого способа включает следующие операции и их последовательность ,

1. Воспроизведение физических факторов , обусловливающих помехи носител .

2. Одновременное измерение магнитной индукции по сигналам магнитометра.

3. Одновременное измерение параметров физических факторов по сигналам вспомогательных измерительных преобразователей .

4. Воспроизведение теплового режима носител .

5. Одновременное измерение распределени  температуры носител  по сигналам термоизмерительных преобразователей.

6. Определение магнитных помех носител  по коррел ции измеренных приращений магнитной индукции с приращени ми параметров физических факторов.

Рассмотрим теоретические основы предлагаемого способа.

Носитель может быть представлен в виде совокупности из произвольно расположенных замкнутых электропроводных контуров неоднородных по составу материалов , по которым под вли нием разности температур протекают термотоки. Магнитное поле термотоков, в соответствии с прин- ципом суперпозиции, может быть представлено в виде суммы магнитных полей всей совокупности из N контуров термотоков . В точке размещени  магнитометра на носителе кажда  из трех взаимно-ортогональных компонент магнитной индукции BI (i X, Y, Z) может быть представлена в виде суммы:

BIT aijSjkgk

где aij - коэффициент, величина которого и знак завис т от взаимного расположени  контура термотоков и магнитометра, а также от состава материалов электропроводности , габаритов и формы контура термотоков;

ЭТ gk - „ - производные температуры

о Sk

по направлени м Sk осей ортогональной системы координат I, p, q (К I, p, q),  вл ющиес  компонентами вектора, характеризующими неоднородность распределени  температур по объему носител .

j 1,2,3...N

или

BiT CikQk ,

где

Cik aijSik

Задача измерени  помех термотоков носител  сводитс  к измерению градиента температур G и определению термомагнитных коэффициентов Cik. С этой целью воспроизвод т тепловой режим носител  и в процессе его изменени  измер ют ортогональные компоненты градиента температур

gk и снимают показани  компонентных магнитометров В|. После воспроизведени  тепловых режимов выполн ют обработку полученной информации и определ ют термомагнитные коэффициенты на основе за- висимости (3)

cik

м

2 ABimAgkm

m 1

§ (Agkm)2

(3)

m 1

где ABim - приращени  магнитной индукции на очередном интервале времени измерений;

Agkm - соответствующее приращение к компоненты градиента температур на том же интервале т.

Магнитное поле термотоков носител  характеризуетс  тензором второго ранга и может быть представлено в виде произведени  матрицы Ст термомагнитных коэффициентов Cik на вектор градиента температур

35

И)

40

45

50

55

При известных значени х Cik дл  определени  магнитных помех термотоков в процессе магнитных измерений на рабочем маршруте достаточно выполнить измерени  компонент градиента температур и на основе зависимости (1) или (4) рассчитать компоненты магнитной индукции термотоков и внести соответствующие поправки в показани  компонентных магнитометров.

Следует, однако, заметить, что введение поправок - не лучшее решение. Целесообразно , если это позвол ет конструкци  носител , прин ть меры дл  снижени  помех термотоков до допустимого уровн  путем исключени  замкнутых контуров электропроводных конструкций и корпуса носител , а также путем исключени  в замкнутых контурах разнородных металлов, повышени  однородности состава сплавов и снижени  градиента температур.

Анализ выполнен дл  равномерно неоднородного пол  температур при котором градиент посто нен в объеме носител . На

практике возможны и другие ситуации, когда источники тепловой энергии сконцентри- рованы в малых объемах, например, в двигательных установках, При этом более целесообразно измерени  температуры выполн ть не в объеме носител , а непосредственно вблизи точек экстремальных температур.

На чертеже приведена функциональна  схема одного из возможных вариантов устройства дл  реализации способа.

На схеме изображены носитель 1, магнитометр 2, излучатель солнечного спектра 3, термоизмерительные преобразователи 4 и ЭВМ 5.

На носителе 1 с помощью консоли закреплен магнитометр 2. Носитель 1 находитс  в зоне действи  излучател  солнечного спектра 3, удаленного от носител  на рассто ние, достаточное дл  исключени  магнитных помех самого излучател . Излучатель солнечного спектра выполнен диалогично излучател м, использовавшимс  в процессе испытани  космического летательного аппарата КЛА Буран на устойчивость к воздействию солнечной радиации . На носителе в контрольных точках р азмещены термоэлектрические преобра- зрватели 4, выполненные в виде термопар. На чертеже изображены два преобразовател , но их число может быть больше. Выходы магнитометра 2 и термоэлектрических преобразователей 4 соединены со входами Э ВМ 5. Другие известные части устройства дл  реализации способа (устройства дл  разворота носител , вспомогательные магнитометры и т.д.) на схеме не показаны.

i Конкретный пример реализации способу представл ет принцип работы устройства дл  его осуществлени . По команде оператора включаетс  магнитометр 1 и тер- мЬэлектрические преобразователи 4. С выхода магнитометра, выполненного, например, в виде трехкомпонентного фер- рбзондового магнитометра (Афанасьев Ю. В, Феррозондовые приборы. - Л.: Энерго- атомиздат, 1980, с. 136-139) на первый вход ЭВМ поступают электрические сигналы в виде посто нных напр жений, пропорциональных значени м трех ортогональных компонент магнитной индукции. Одновре- мрнно на другие входы ЭВМ поступают электрические сигналы в виде напр жений, пропорциональных температуре. Эти напр жени  преобразуютс  в соответствующие им коды и вс  входна  информаци  заноситс  в пам ть ЭВМ. Оператор вклю- ча;ет излучатель и носитель 1 (например, космический летательный аппарат) подвергаетс  нагреву, чем имитируетс  воздействие на носитель солнечной радиации. Вследствие одностороннего облучени  измен етс  температура и ее распределение по носителю. Под вли нием градиента температур возникают термотоки в электропроводном корпусе носител  и под вли нием термотоков измен ютс  показани  магнитометра 2. Все изменени  температуры и компонент магнитной индукции синхронно

0 занос тс  в пам ть ЭВМ. Режим облучени  и охлаждени  может варьироватьс  в соответствии с режимом в услови х реального полета. После окончани  сбора информации ЭВМ переключаетс  в режим обработки ин5 формации. Обработка информации производитс  по программе, записанной в пам ть ЭВМ и включает определение термомагнитных коэффициентов на основе зависимости (3), где Ад определ етс  как разность тем0 ператур, деленна  на рассто ние, между точками измерений.

Благодар  воспроизведению температурного режима носител , одновременному измерению распределени  температуры,

5 компонент магнитной индукции и коррел ционной обработке полученной информации расшир ютс  функциональные возможности способа измерени  магнитных помех. Становитс  возможным измере0 ние магнитных помех термотоков, как с целью ввода поправок в показани  магнитометров , так и с целью снижени  помех термотоков на стадии проектировани  носителей.

5

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ измерени  магнитных помех носител  магнитометра, включающий воспроизведение физических факторов,

   0 обусловливающих магнитные помехи, одновременное измерение магнитной индукции по сигналам магнитометра, а также измерение параметров воспроизводимых физических факторов по сигналам вспо5 могательных измерительных преобразователей и определение магнитных помех с учетом коррел ции приращений магнитной индукции с приращени ми параметров воспроизводимых физических факторов, от0 личающийс  тем, что, с целью обеспечени  определени  магнитных помех, обус- ловленных термотоками носител , воспроизвод т тепловой режим носител  с одновременным измерением распределе5 ни  температуры носител  по сигналам термоизмерительных преобразователей, по коррел ции измеренных приращений магнитной индукции с приращени ми градиента температур носител  определ ют термомагнитные коэффициенты, а значени 

   магнитных помех термотоков на рабочем маршруте устанавливают по результатам

   температурных измерений с учетом термомагнитных коэффициентов.

   / I /