RU2686855C1 - Gradiometric method of magnetic survey and device for its implementation - Google Patents

Gradiometric method of magnetic survey and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2686855C1
RU2686855C1 RU2018129805A RU2018129805A RU2686855C1 RU 2686855 C1 RU2686855 C1 RU 2686855C1 RU 2018129805 A RU2018129805 A RU 2018129805A RU 2018129805 A RU2018129805 A RU 2018129805A RU 2686855 C1 RU2686855 C1 RU 2686855C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
induction
parameters
increments
stationary
field
Prior art date
Application number
RU2018129805A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Святослав Николаевич Гузевич
Original Assignee
Святослав Николаевич Гузевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Святослав Николаевич Гузевич filed Critical Святослав Николаевич Гузевич
Priority to RU2018129805A priority Critical patent/RU2686855C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2686855C1 publication Critical patent/RU2686855C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.SUBSTANCE: group of inventions relates to magnetic measurements of spatial distribution of stationary parameters of geomagnetic field (GMF) and can be used both for mapping of stationary magnetic field of the Earth, and drawing maps of geological structures, which serve as a permanent base. Gradiometric method of magnetic survey of stationary geomagnetic field (GMF) induction parameters additionally includes stages, at which increment of induction parameters within primary converter boundaries is measured; calculating increment of induction parameters based on measurements; selecting points with extreme values of measured increments of induction parameters of GMF and calculating rate of increments of induction parameters between extreme values; calculating gradient of increment of induction parameters between points with extreme values of induction parameters of GMF; method includes restoring, by linear integration, the induction parameters of the stationary GFM between them; determining sizes and position of objects creating measured anomalies.EFFECT: high accuracy and reliability of measuring objects.3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области магнитных измерений пространственного распределения стационарных параметров геомагнитного поля (ГМП) и может использоваться, как для картирования стационарного магнитного поля Земли, так и составления карт геологических структур, служащих его постоянной основой. Способ может быть использован для измерения стационарных физических полей Земли и ее объектов, их положения в пространстве и размеров. Способ обладает контролем достоверности измерений, как полей, так и размеров и положений объектов в пространстве.The invention relates to the field of magnetic measurements of the spatial distribution of stationary parameters of the geomagnetic field (GMF) and can be used both for mapping the stationary magnetic field of the Earth and for mapping the geological structures that serve as its permanent basis. The method can be used to measure the stationary physical fields of the Earth and its objects, their position in space and size. The method has control of the reliability of measurements, both fields, and the size and position of objects in space.

Известны способы градиентометрической съемки магнитного поля вдоль заданной траектории движения, включающие одновременные измерения параметров суммарного сигнала стационарного геомагнитного поля и поля вариаций в ряде точек по направлению движения датчиков, вычисления разностей параметров поля на базах измерений, и их интегрирования при движении по изолинии, находимой по показаниям системы навигации и разности показаний датчиков (аналог А.С. №1269672 от 08.07.86 г). По результатам измерений полученных разностей восстанавливают значения стационарного геомагнитного поля и строят карты пространственного распределения параметров магнитных полей и пространственного расположения источников этих полей. Недостатком указного способа и устройства является накопление ошибок интегрирования и сложность реализации движения по изолинии.There are known methods for the gradientometric survey of a magnetic field along a given trajectory of motion, including simultaneous measurements of the parameters of the total stationary geomagnetic field and the field of variations in a number of points along the direction of motion of the sensors, calculating the differences of field parameters on the measurement bases, and their integration during movement along the isoline navigation systems and differences in sensor readings (analogue of AS No. 1269672 from 08.07.86 g). According to the results of measurements of the obtained differences, the values of the stationary geomagnetic field are restored and maps of the spatial distribution of the parameters of the magnetic fields and the spatial location of the sources of these fields are constructed. The disadvantage of this method and device is the accumulation of integration errors and the complexity of the implementation of movement along the contour.

Наиболее близким по технической сущности является способ и устройство, заявленные в патенте США №3490032 от 13.01.70 г., которое является общим прототипом всех градиентометрических способов и устройств. Его основной недостаток заключается в накоплении ошибок в процессе интегрирования измеренных приращений.The closest in technical essence is the method and device claimed in US patent No. 3490032 dated January 13, 1970, which is a common prototype of all gradiometric methods and devices. Its main disadvantage is the accumulation of errors in the process of integrating the measured increments.

Градиентометрической способ магнитной съемки параметров индукции стационарного геомагнитного поля (ГМП), включает буксировку на постоянном курсе двух первичных преобразователей, размещенных на известной базе, одновременно измеряющих параметры магнитного поля и привязывающих измеренные значения к месту с помощью системы координирования, включающей вычисление приращений параметров на базе измерений и восстановление параметров индукции стационарного поля путем интегрирования измененных приращений по пути движения.Gradiometric method of magnetic survey of induction parameters of a stationary geomagnetic field (GMF), includes towing on a constant course two primary transducers placed on a known base, simultaneously measuring magnetic field parameters and tying the measured values to a place using a coordination system, including calculating the increments of parameters based on measurements and restoration of the induction parameters of the stationary field by integrating the modified increments along the path of motion.

Устройство для осуществления способа содержит дифференциальный магнитометр, первичные преобразователи которого расположены на известной базе по направлению движения и подключены к входу блока измерения, синхронизации и вычисления разности сигналов, и системы координирования, включающей логическое устройство хранения информации и интегратора приращений индукции стационарного поля.A device for implementing the method includes a differential magnetometer, the primary converters of which are located on a known base in the direction of motion and connected to the input of the measuring unit, synchronization and calculating the difference of signals, and a coordinating system including a logical information storage device and an integrator induction increment stationary field.

Задачей заявляемого изобретения является повышение достоверности и точности градиентометрического способа измерений и устройства его реализующего при измерении параметров стационарного ГМП и расширения его возможностей путем достоверного определения линейных размеров формы объектов, создающих измеренные аномалии.The task of the invention is to increase the reliability and accuracy of the gradient measurement method and device it implements when measuring the parameters of stationary GMF and expanding its capabilities by reliably determining the linear dimensions of the shape of objects that create the measured anomalies.

Решение указанной задачи достигается тем, что в известном градиентометрическом способе магнитной съемки параметров индукции стационарного геомагнитного поля (ГМП), включающего буксировку на постоянном курсе двух первичных преобразователей, размещенных на известной базе, одновременно измеряющих параметры магнитного поля и привязки измеренных значений к месту с помощью системы координирования, включающей вычисление приращений параметров на базе измерений и восстановление параметров индукции стационарного поля путем интегрирования измененных приращений по пути движения, дополнительноThe solution of this problem is achieved by the fact that in the well-known gradiometric method of magnetic imaging of induction parameters of a stationary geomagnetic field (GMF), including towing on a constant course two primary transducers placed on a known base, simultaneously measuring the parameters of the magnetic field and binding the measured values to a place using the system coordination, including the calculation of the parameter increments based on the measurements and the restoration of the parameters of the induction of a stationary field by integrating modified increments along the way

- измеряют приращение параметров индукции в границах первичного преобразователя;- measure the increment of the parameters of induction within the limits of the primary converter;

- вычисляют приращения параметров индукции на базе измерений (оценивают разрешающую способность измерений);- calculate the increments of the parameters of induction on the basis of measurements (estimate the resolution of the measurements);

- выделяют точки с экстремальными значения измеряемых приращений параметров индукции ГМП и вычисляют скорость приращений параметров индукции между экстремальными значениями;- allocate points with extreme values of the measured increments of the parameters of the induction of the GMF and calculate the speed of the increments of the parameters of induction between the extreme values;

- вычисляют градиент приращения параметров индукции между точками с экстремальными значениями параметров индукции ГМП;- calculate the gradient of the increment of induction parameters between points with extreme values of the parameters of the induction of the GMF;

- восстанавливают линейным интегрированием параметры индукции стационарного ГМП между ними;- restore the linear induction parameters of the stationary GMF between them by linear integration;

- определяют размеры и положение объектов, создающих измеренные аномалии.- determine the size and position of objects creating measured anomalies.

Устройство для осуществления способа по п. 1 содержит дифференциальный магнитометр, первичные преобразователи которого расположены на известной базе по направлению движения, и подключены к входу блока измерения, синхронизации и вычисления разности сигналов, и системы координирования, включающей логическое устройство хранения информации и вычислителя, выполняющего интегрирование приращений индукции стационарного поля, в котором первичные магнитометрические преобразователи измеряют приращения параметров магнитного поля в границах преобразователя (относительные магнитометры), а вычислитель в процессе измерений выделяет точки с экстремальными значениями приращений параметров поля и вычисляет разности приращений параметров на базе измерений и между текущими экстремальными значениями приращений поля и пройденного пути между ними, определяя текущие значения градиента индукции стационарного поля, и восстанавливает индукцию стационарного ГМП, используя его линейное интегрирование между точками и дополнительно вычисляет положение и размеры источников, создающих измеренные аномалии.An apparatus for carrying out the method of claim 1 comprises a differential magnetometer, the primary converters of which are located on a known base in the direction of motion, and are connected to the input of the measuring unit, synchronizing and calculating the difference of signals, and a coordinating system including a logical information storage device and a calculator that performs integration induction increments of the stationary field, in which the primary magnetometric converters measure the increments of the parameters of the magnetic field within the boundaries transducer (relative magnetometers), and the calculator in the process of measurement selects points with extreme values of field parameter increments and calculates the differences of parameter increments based on measurements and between the current extreme values of field increments and the distance traveled between them, determining the current values of the stationary field induction gradient, and restores induction of stationary GMF using its linear integration between points and additionally calculates the position and size of the sources creating Measurements anomalies.

Устройство для осуществления способа по п. 2, содержащее дифференциальный магнитометр, в котором в качестве первичных преобразователей используют абсолютные магнитометры, измеряющие модуль вектора индукции магнитного поля, а вычислитель в процессе измерений выделяет точки с экстремальными значениями приращений индукции на базе измерений и вычисляет градиент индукции стационарного поля по приращениям индукции между экстремальными значениями приращений и пройденного пути между ними.An apparatus for carrying out the method according to claim 2, comprising a differential magnetometer, in which absolute magnetometers are used as primary transducers, measuring the magnitude of the magnetic field induction vector, and the calculator selects points with extreme values of induction increments based on the measurements and calculates the stationary induction gradient fields by induction increments between the extreme values of the increments and the distance traveled between them.

Пример выполнения заявляемого изобретения.An example implementation of the claimed invention.

Внешнее магнитное поле воздействует на измерители в границах его размеров, что обуславливает измерение его приращений в границах первичного преобразователя. В настоящее время магнитометрические преобразователи нормируют в мерах индукции, а для повышения разрешающей способности измерений часть поля компенсируют с помощью дополнительных устройств. К таким измерителям магнитного поля относят все относительные преобразователи, в которых индукция преобразуется в электромагнитный сигнал, например индукционные, феррозондовые. Чем больше размеры поверхности этих первичных преобразователей, тем больше уровень их сигнала, поэтому их показания необходимо нормировать их поверхностью. Но обычно длина преобразователя значительно превышает его диаметр или ширину, а их соотношение стандартизовано, поэтому их показания можно нормировать и их длиной. Относительные измерители магнитного поля измеряют не индукцию, а ее приращение на их длине.An external magnetic field affects the meters within the limits of its size, which causes the measurement of its increments within the limits of the primary transducer. Currently, magnetometric transducers are normalized in induction measures, and to increase the measurement resolution, a part of the field is compensated for using additional devices. These relative magnetic field meters include all relative transducers, in which induction is converted into an electromagnetic signal, for example, induction, flux-gate. The larger the surface size of these primary transducers, the greater the level of their signal, so their readings must be normalized by their surface. But usually the length of the transducer is much greater than its diameter or width, and their ratio is standardized, so their readings can be normalized and their length. Relative magnetic field meters measure not the induction, but its increment over their length.

Общепринято считают, что протонные и квантовые преобразователи, построенные на физических постоянных, преобразуют индукцию в частоту и измеряют «абсолютные» значения магнитного поля. Измерения «абсолютных» магнитометров нормируют в мерах измерений нТл/с1/2 или нТл/с, то есть нормируют временем или циклом измерений. Следовательно, «абсолютные» измерители оценивают приращение поля, которое действует между взаимодействующими поверхностями пространства в молекулах и атомах, происходящий за цикл преобразования или единицу времени. Так как размеры этих поверхностей неизвестны, то измеряемой величиной является градиент индукции магнитного поля между ними за цикл. Эти градиенты нормированы величиной индукции магнитного поля, а поверхности постоянны, поэтому общепринято считать, что они измеряют индукцию.It is generally accepted that proton and quantum converters, built on physical constants, convert induction into frequency and measure the "absolute" values of the magnetic field. Measurements of "absolute" magnetometers are normalized in measures of measurements nTl / s 1/2 or nTl / s, that is, they are normalized by time or a measurement cycle. Consequently, the "absolute" gauges estimate the increment of the field, which acts between the interacting surfaces of space in molecules and atoms, occurring during a transformation cycle or unit of time. Since the dimensions of these surfaces are unknown, the measured value is the magnetic induction gradient between them per cycle. These gradients are normalized by the magnitude of the magnetic field induction, and the surfaces are constant; therefore, it is generally accepted that they measure induction.

Таким образом, все первичные преобразователи магнитного поля измеряют приращения индукции в границах поверхностей преобразования, измеренных в линейных или временных границах.Thus, all primary magnetic field transducers measure the induction increments within the boundaries of the transformation surfaces, measured in linear or temporal boundaries.

Это позволяет при использовании двух измерителей, разнесенных на известной базе d, значительно превышающей размеры преобразователей, например в n=(102-106) раз, повысить их разрешающую способность измерений в тоже число раз:This allows using two gauges, separated by a known base d, much larger than the dimensions of the transducers, for example, n = (10 2 -10 6 ) times, to increase their measurement resolution by the same number of times:

Figure 00000001
Figure 00000001

Так при длине феррозондового преобразователя

Figure 00000002
и базе между ними d=100 м, разрешающую способность можно повысить в n=104 раз. При градиентометрических измерениях на базе в двух точках измеряются разные значения пространственного распределения магнитного поля Земли и одинаковые значения поля вариаций, что обеспечивает содержание в разности одновременных показаний преобразователей только информации о скорости приращений индукции ГМП на базе d.So with the length of fluxgate transducer
Figure 00000002
and the base between them is d = 100 m, the resolution can be increased n = 10 4 times. At gradiometric measurements on the base at two points, different values of the spatial distribution of the Earth’s magnetic field and the same values of the variation field are measured, which ensures that the difference in the simultaneous readings of the transducers only contains information about the speed of the GMF induction increments on the base d.

При этом магнитное поле любого объекта измеряется на фоне больших по размеру объектов. Так магнитное поле локального объекта измеряется на фоне регионального поля, а оно на фоне главного поля Земли. Поля имеют градиенты, которые существенно изменяющиеся по своим значениям. Так градиенты локальных полей объектов могут достигать 105 нТл/м, а главное поле Земли, при диапазоне изменений индукции ±0,7⋅105 нТл на ее диаметре равном 12,6⋅106 м, имеет градиент порядка 10-2 нТл/м. Следовательно, вопрос восстановления стационарного ГМП состоит в обеспечении требуемой разрешающей способности измерений приращений магнитного поля и исключения накопления ошибок интегрирования.At the same time, the magnetic field of any object is measured against the background of large objects. So the magnetic field of a local object is measured against the background of a regional field, and it is against the background of the main field of the Earth. Fields have gradients that vary significantly in their meanings. Thus, the gradients of local fields of objects can reach 10 5 nT / m, and the main field of the Earth, with a range of induction changes of ± 0.7 н10 5 nTl on its diameter equal to 12.6⋅10 6 m, has a gradient of about 10 -2 nT / m Consequently, the question of restoring a stationary GMF is to ensure the required resolution of measurements of the increments of the magnetic field and to exclude the accumulation of integration errors.

«Относительные» магнитометрические преобразователи имеют диапазон измерений индукции порядка ±1-2 мкТл=1000-2000 нТл (диапазон компенсации индукции ±0,7⋅105 нТл). Разрешающая способность их измерений при длине 10 мм и диаметре 1 мм составляет величину от 1 до 0,1 нТл. Учитывая размеры преобразователей (10 мм) размещенных на базе 100 м, разрешающая способность измерения приращений составит величину порядка 10-4-10-5 нТл/м (увеличилась в n=104 раз). При этом их относительная стандартная неопределенность (погрешность) приращений магнитной индукции не превышает 3% или 3 ед. младшего разряда, то есть 3 нТл.“Relative” magnetometric transducers have an induction measurement range on the order of ± 1-2 μT = 1000-2000 nT (induction compensation range ± 0.7 ⋅ 10 5 nT). The resolution of their measurements with a length of 10 mm and a diameter of 1 mm is a value from 1 to 0.1 nT. Given the size of the transducers (10 mm) placed on the base of 100 m, the resolution of the measurement of increments will be about 10 -4 -10 -5 nT / m (increased by n = 10 4 times). Moreover, their relative standard uncertainty (error) of magnetic induction increments does not exceed 3% or 3 units. lower order, i.e. 3 nTl.

При использовании «абсолютных» магнитометров разрешающая способность их измерений составляет величину от 10-1 до 10-3 нТл во всем диапазоне индукции поля Земли (105 нТл) при цикле 1с. Учитывая диаметр колбы с резонирующим веществом порядка 10 мм при измерениях на базе порядка 100 м, разрешающая способность измерения приращений индукции может быть также повышена в 104 раз и достигнет 10-5-10-7 нТл/м. При этом относительная стандартная неопределенность (погрешность) приращений магнитной индукции не превышает 10-2 нТл.When using “absolute” magnetometers, the resolution of their measurements is from 10 −1 to 10 −3 nT in the entire induction range of the Earth's field (10 5 nT) with a cycle of 1 s. Given the diameter of the flask with a resonating substance of the order of 10 mm when measured on the basis of the order of 100 m, the resolution of measuring induction increments can also be increased 10 4 times and will reach 10 -5 -10 -7 nT / m. In this case, the relative standard uncertainty (error) increments of the magnetic induction does not exceed 10 -2 nTl.

Выделение границ объектов, обладающих магнитным полем, основано на выделении экстремальных значений параметров индукции, связанных с границами объекта, измеряемых магнитометрическими преобразователями. Измерение положения и размеров объектов связано с построением их образов в парной проективной системе координат на измерительной базе дифференциального магнитометра, и их вычислений в соответствии с патентом РФ №26525612.The selection of the boundaries of objects with a magnetic field, based on the selection of the extreme values of the induction parameters associated with the boundaries of the object, measured by magnetometric converters. Measuring the position and size of objects associated with the construction of their images in a pair of projective coordinate system on the measuring base of the differential magnetometer, and their calculations in accordance with the patent of the Russian Federation No. 26525612.

Измеряя текущие значения приращений параметров стационарного магнитного поля Земли, связанных с граничными размерами геологических объектов, фиксируют их экстремальные значения и положение в пространстве. Сравнивают разности показаний первичных преобразователей на базе измерений с разностью их показаний в точках на участке, связанных экстремальными значениями приращений, вычисляют среднюю оценку приращений на участке и текущую их разность. Восстанавливают линейным интегрированием приращения параметров между экстремальными значениями на каждом участке.Measuring the current values of the increments of the parameters of the stationary magnetic field of the Earth, associated with the boundary dimensions of geological objects, fix their extreme values and position in space. The differences in the readings of the primary converters are compared on the basis of measurements with the difference in their readings at points on the site, connected by extreme values of the increments, and the average estimate of the increments on the site and their current difference are calculated. Restore the linear integration of the increment of parameters between the extreme values in each section.

При использовании относительных измерителей измеряют приращение поля в границах первичного преобразователя, поэтому сначала восстанавливают линейным интегрированием приращение на базе измерений, обеспечивая повышение разрешающей способности в n раз. Затем восстанавливают значения приращений индукции стационарного ГМП, но на расстояниях между экстремальными значениями измеренных приращений, которые изменяются в зависимости от размеров создающих их объектов и расстояния до них и значительно больше размера базы, например в N=Li/d раз. При этом разрешающая способность оценки приращений индукции возрастает в N раз, обеспечивая постоянство ее абсолютной оценки на участке произвольной длины равной относительной погрешности измерений преобразователя. Для восстановления индукции стационарного ГМП необходимо выполнить повторное интегрирование при сохранении постоянной абсолютной погрешности измерений приращений между точками интегрирования на базе равной относительной стандартной неопределенности преобразователя, не превышающей 5 нТл/базу. Погрешность накапливается только от различий дрейфа нуля первичных преобразователей.When using relative gauges, the field increment is measured at the boundaries of the primary transducer, therefore, the linear increment based on the measurements is first restored by linear integration, providing an increase in resolution by n times. Then, the induction increments of the stationary GMF are restored, but at distances between the extreme values of the measured increments, which vary depending on the size of the objects creating them and the distance to them and significantly larger than the base size, for example, N = L i / d. At the same time, the resolution of estimating induction increments increases N times, ensuring the constancy of its absolute estimate over an area of arbitrary length equal to the relative measurement error of the converter. To restore the induction of a stationary GMF, it is necessary to perform reintegration while maintaining a constant absolute error in measuring increments between integration points on the basis of an equal relative standard uncertainty of the converter not exceeding 5 nT / base. The error accumulates only from the differences in the zero drift of the primary converters.

При использовании «абсолютных» преобразователей их разность определяет приращение индукции на базе измерений или градиент приращений поля.When using “absolute” transducers, their difference determines the induction increment based on the measurements or the gradient of the field increments.

Интегрирование градиентов приращений поля на базе по курсу движения выполняется линейно на участках, ограниченных их экстремальными значениями. Поэтому накопление погрешностей не происходит. Процесс выполнения измерений приращений индукции стационарного ГМП на участке произвольной длины показан на фиг. 1. Ось Х - нормирована в единицах длины, ось Y - в нТл, но может быть нормирована и в м. Для измерения приращений индукции на базе по оси Y использована дополнительная шкала 0,1 нТл/базу, текущие измерения которых отображены точками. Интегрирование можно выполнять по любому пути, показанному лучами, соединяющими произвольные экстремальные точки, что является дополнительным контролем достоверности выполненных измерений и вычислений.The integration of gradients of field increments on the base along the course of movement is performed linearly on the sections limited by their extremes. Therefore, the accumulation of errors does not occur. The process of measurement of induction increments of a stationary GMF in an area of arbitrary length is shown in FIG. 1. The X axis is normalized in units of length, the Y axis is in nTl, but it can also be normalized in m. To measure induction increments on the base along the Y axis, an additional scale of 0.1 nT / base is used, the current measurements of which are displayed in dots. Integration can be performed along any path shown by rays connecting arbitrary extreme points, which is an additional control of the reliability of the measurements and calculations performed.

Для повышения достоверности выполненных измерений и решения других задач определяют положение (Yi, Xi) и размеры (a i, bi) источников аномального магнитного поля, границы которого выделены экстремальными значениями приращений измеряемых параметров (фиг. 2). Характерной особенностью градиентометрической съемки является получение двух образов объекта с одного ракурса, ограниченных экстремальными значениями приращения магнитного поля. Это обеспечивает возможность использования парных проективных измерений для определения необходимых равенств и отличий полученных образов геологических объектов, величины которых линейно связаны с соответствующими размерами парного измерителя и его отстоянием от выделенных точек геологических объектов. Аналитические вычисления положения и размеров объекта выполняются по патенту РФ №26525612.To increase the reliability of the measurements made and the solution of other problems, determine the position (Y i , X i ) and dimensions ( a i , b i ) of the sources of the anomalous magnetic field, the boundaries of which are marked by extreme values of the increments of the measured parameters (Fig. 2). A characteristic feature of the gradiometric survey is to obtain two images of an object from a single angle, limited by the extreme values of the magnetic field increment. This provides the possibility of using paired projective measurements to determine the necessary equalities and differences between the obtained images of geological objects, whose magnitudes are linearly related to the corresponding dimensions of the paired gauge and its distance from the selected points of geological objects. Analytical calculations of the position and size of the object are performed according to the patent of the Russian Federation No. 26525612.

Устройство для осуществления способа, показанное на фиг. 2, работает следующим образом. С первичных преобразователей 1 и 2 снимаются приращения параметра вектора индукции магнитного поля (ΔT1) и (ΔТ2) и поступают на вход блока синхронизации и измерения 3, обеспечивающего выделение точек с экстремальными значениями приращений измеряемых параметров поля и вычисления разностей параметров между ними. Одновременно в блок 3 поступает информация с системы координирования 4 для вычисления пройденного расстояния между точками. В блоке 3 выделяются точки (i) с экстремальными значениями результатов измерений (ΔТ1)di max, (ΔТ1)di min, между которыми на каждом участке оцениваются их разность Δ(ΔT)i. Эти точки i привязывают к информации, получаемой из системы координирования 4, вычисляя расстояние между точками измерений ΔLi:The device for carrying out the method shown in FIG. 2, works as follows. The primary transducers 1 and 2 remove the increments of the magnetic field induction vector parameter (ΔT 1 ) and (ΔT 2 ) and arrive at the input of the synchronization and measurement unit 3, which provides points with extreme values of the increments of the measured field parameters and calculate the parameter differences between them. At the same time, block 3 receives information from the coordinating system 4 for calculating the distance between points. In block 3, points (i) are distinguished with extreme values of measurement results (ΔT 1 ) di max , (ΔT 1 ) di min , between which their difference Δ (ΔT) i is estimated at each site. These points i are attached to information obtained from the coordination system 4, calculating the distance between the measurement points ΔL i :

Δ(ΔT)i=(ΔT1i-ΔT2i);Δ (ΔT) i = (ΔT 1i -ΔT 2i );

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

ΔLi=(L1i-L2i).ΔL i = (L 1i -L 2i ).

Где d - база измерений;

Figure 00000005
- размер первичного преобразователя; ΔLi - расстояние между выделенными точками (i).Where d is the measurement base;
Figure 00000005
- the size of the primary converter; ΔL i - the distance between the selected points (i).

Из блока 3 информация поступает в блок хранения информации 5, в котором вычисляются текущие значения приращений градиента Δgi стационарного поля между выделенными точками и контролируют среднюю оценку приращений градиента Δgicp на участке. Их совпадение является основой выполнения следующих операций линейного интегрирования, как приращений градиента для оценки текущих значений градиента, так и градиента для оценки значений индукции стационарного ГМП Ti:From unit 3, the information enters the information storage unit 5, in which the current values of the gradient increments Δg i of the stationary field between the selected points are calculated and the average estimate of the increments of the gradient Δg icp in the area is monitored . Their coincidence is the basis for performing the following linear integration operations, both gradient increments for estimating current gradient values and gradient for estimating induction values of the stationary GMF T i :

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Где ToN - значение модуля вектора индукции в точке 0 на участке Ni.Where T oN - the value of the modulus of the induction vector at point 0 in the area N i .

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известны способ и технические устройства, в которых управляют изменением разрешающей способности измеряемых параметров для обеспечения достоверности оценки измеряемых параметров. Способ обеспечивает детерминированное восстановление любого измеряемого стационарного параметра поля Земли без влияния изменений параметров окружающей среды (вариаций, солености, помех и т.д.) с заданной геометрической точностью и достоверностью, путем управления разрешающей способностью, что опирается на уточнение измеряемые параметры измерителей и выделяемые параметры объектов.The proposed technical solution is new, since the method and technical devices that control the change in the resolution of the measured parameters to ensure the reliability of the assessment of the measured parameters are not known from publicly available information. The method provides a deterministic recovery of any measured stationary parameter of the Earth field without the influence of changes in environmental parameters (variations, salinity, noise, etc.) with a given geometric accuracy and reliability, by controlling the resolution, which is based on the refinement of the measured parameters of the meters and the selected parameters objects.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что заявленная последовательность операций повышает точность и достоверность измерений объектов.The proposed technical solution involves an inventive step, since it is not obvious from published scientific data and well-known technical solutions that the claimed sequence of operations improves the accuracy and reliability of measurements of objects.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо и обосновывает необходимость использования нано технологий в измерительных процессах при использовании стандартных устройств, оборудования и приспособлений.The proposed technical solution is industrially applicable and justifies the need to use nano-technologies in measuring processes using standard devices, equipment and accessories.

Технико-экономическая эффективность заявленного способа заключается в возможности исключения понятий вероятности и неопределенности из процесса измерений.Technical and economic efficiency of the claimed method is the ability to exclude the concepts of probability and uncertainty from the measurement process.

Список используемой литературы:Bibliography:

1. А.С. №1269672 «Способ магнитной съемки и устройство для его осуществления» от 08.07.86 г.1. A.S. No. 1269672 "Method of magnetic shooting and device for its implementation" dated 07/08/86.

2. Патент США №3490032 от 13.01.70 г2. US patent No. 3490032 dated 1/13.70 g

3. Патент РФ №26525612 ««Стереоскопический способ измерений отстояний и формы объектов»3. RF patent №26525612 "" Stereoscopic method of measuring distances and shapes of objects "

Claims (9)

1. Градиентометрический способ магнитной съемки параметров индукции стационарного геомагнитного поля (ГМП), включающий буксировку на постоянном курсе двух первичных преобразователей, размещенных на известной базе, одновременно измеряющих параметры магнитного поля и привязки измеренных значений к месту с помощью системы координирования, включающий вычисление приращений параметров на базе измерений и восстановление параметров индукции стационарного поля путем интегрирования измененных приращений по пути движения, отличающийся тем, что1. Gradiometric method of magnetic survey of induction parameters of a stationary geomagnetic field (GMF), including towing on a constant course two primary transducers placed on a known base, simultaneously measuring magnetic field parameters and referencing measured values to a place using a coordination system, including calculating increments of parameters by base measurements and restore the parameters of the induction of a stationary field by integrating the modified increments along the path of movement, characterized in what - измеряют приращение параметров индукции в границах первичного преобразователя;- measure the increment of the parameters of induction within the limits of the primary converter; - вычисляют приращения параметров индукции на базе измерений;- calculate the increments of the parameters of induction on the basis of measurements; - выделяют точки с экстремальными значениями измеряемых приращений параметров индукции ГМП и вычисляют скорость приращений параметров индукции между экстремальными значениями;- select points with extreme values of the measured increments of the parameters of the induction of the GMF and calculate the rate of increments of the parameters of induction between the extreme values; - вычисляют градиент приращения параметров индукции между точками с экстремальными значениями параметров индукции ГМП;- calculate the gradient of the increment of induction parameters between points with extreme values of the parameters of the induction of the GMF; - восстанавливают линейным интегрированием параметры индукции стационарного ГМП между ними;- restore the linear induction parameters of the stationary GMF between them by linear integration; - определяют размеры и положение объектов, создающих измеренные аномалии.- determine the size and position of objects creating measured anomalies. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее дифференциальный магнитометр, первичные преобразователи которого расположены на известной базе по направлению движения и подключены к входу блока измерения, синхронизации и вычисления разности сигналов, и систему координирования, включающую логическое устройство хранения информации разностей параметров и координат, и вычислитель, выполняющий интегрирование приращений индукции стационарного поля, отличающееся тем, что первичные магнитометрические преобразователи измеряют приращения параметров магнитного поля в границах преобразователя (относительные магнитометры), а вычислитель в процессе измерений выделяет точки с экстремальными значениями приращений параметров поля и вычисляет разности приращений параметров на базе измерений и между текущими экстремальными значениями приращений поля и пройденный путь между ними, определяя текущие значения градиента индукции стационарного поля, и восстанавливает индукцию стационарного ГМП, используя его линейное интегрирование между точками и дополнительно вычисляет положение и размеры источников, создающих измеренные аномалии.2. A device for implementing the method according to claim 1, comprising a differential magnetometer, primary transducers of which are located on a known base in the direction of motion and connected to the input of the measuring unit, synchronization and calculating the difference of signals, and a coordinating system including a logical device for storing information about the difference of parameters and coordinates, and the computer that performs the integration of the induction increments of the stationary field, characterized in that the primary magnetometric converters measure n The increments of the magnetic field parameters within the transducer (relative magnetometers), and the calculator during the measurement process selects points with extreme values of the field parameter increments and calculates the parameter increment differences based on the measurements and between the current extreme values of the field increments and the path between them, determining the current gradient values induction of a stationary field, and restores the induction of a stationary GMF using its linear integration between the points and additionally calculating The position and size of the sources creating the measured anomalies. 3. Устройство для осуществления способа по п. 2, содержащее дифференциальный магнитометр, в котором в качестве первичных преобразователей используют абсолютные магнитометры, измеряющие модуль вектора индукции магнитного поля, а вычислитель в процессе измерений выделяет точки с экстремальными значениями приращений индукции на базе измерений и вычисляет градиент индукции стационарного поля по приращениям индукции между экстремальными значениями приращений и пройденного пути между ними.3. A device for implementing the method according to claim 2, comprising a differential magnetometer, in which absolute magnetometers are used as primary transducers that measure the magnitude of the magnetic field induction vector, and the calculator selects points with extreme values of induction increments based on the measurements and calculates the gradient induction of a stationary field on the induction increments between the extreme values of the increments and the distance traveled between them.
RU2018129805A 2018-08-15 2018-08-15 Gradiometric method of magnetic survey and device for its implementation RU2686855C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018129805A RU2686855C1 (en) 2018-08-15 2018-08-15 Gradiometric method of magnetic survey and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018129805A RU2686855C1 (en) 2018-08-15 2018-08-15 Gradiometric method of magnetic survey and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2686855C1 true RU2686855C1 (en) 2019-05-06

Family

ID=66430310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018129805A RU2686855C1 (en) 2018-08-15 2018-08-15 Gradiometric method of magnetic survey and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2686855C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113866836A (en) * 2021-11-23 2021-12-31 重庆大学 Multi-target boundary identification method based on normalized magnetic anomaly derivative standard deviation

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3490032A (en) * 1966-12-08 1970-01-13 Gulf Research Development Co Method and apparatus utilizing a pair of spaced magnetometers for making magnetic surveys
US5543714A (en) * 1992-12-14 1996-08-06 Commissariat A L'energie Atomique Three dimensional magnetic mapping process and apparatus with data filtering using an inverse computation
RU2331090C1 (en) * 2007-03-16 2008-08-10 Константин Георгиевич Ставров Method for determining static geomagnetic field during sea magnetic observation
RU2009111833A (en) * 2009-03-30 2010-10-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Научно-Исследовательский Навигационно-Гидрографический Институт METHOD FOR DETERMINING A STATIONARY GEOMAGNETIC FIELD IN A MARINE MAGNETIC SURVEY
WO2015013499A1 (en) * 2013-07-24 2015-01-29 Schlumberger Canada Limited Method to predict local geomagnetic disturbance field and its practical application

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3490032A (en) * 1966-12-08 1970-01-13 Gulf Research Development Co Method and apparatus utilizing a pair of spaced magnetometers for making magnetic surveys
US5543714A (en) * 1992-12-14 1996-08-06 Commissariat A L'energie Atomique Three dimensional magnetic mapping process and apparatus with data filtering using an inverse computation
RU2331090C1 (en) * 2007-03-16 2008-08-10 Константин Георгиевич Ставров Method for determining static geomagnetic field during sea magnetic observation
RU2009111833A (en) * 2009-03-30 2010-10-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Научно-Исследовательский Навигационно-Гидрографический Институт METHOD FOR DETERMINING A STATIONARY GEOMAGNETIC FIELD IN A MARINE MAGNETIC SURVEY
WO2015013499A1 (en) * 2013-07-24 2015-01-29 Schlumberger Canada Limited Method to predict local geomagnetic disturbance field and its practical application

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113866836A (en) * 2021-11-23 2021-12-31 重庆大学 Multi-target boundary identification method based on normalized magnetic anomaly derivative standard deviation
CN113866836B (en) * 2021-11-23 2023-10-20 重庆大学 Multi-target boundary identification method based on normalized magnetic anomaly derivative standard deviation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7932718B1 (en) System and method using magnetic anomaly field magnitudes for detection, localization, classification and tracking of magnetic objects
US20100102809A1 (en) Differential gradiometric magnetometer, system and method of use
Nelson Calculation of the magnetic gradient tensor from total field gradient measurements and its application to geophysical interpretation
US20140214364A1 (en) Method of estimating offset of magnetic sensor
US7446705B1 (en) Method and apparatus for determining parameters for a parametric expression characterizing the phase of an acquired signal
Schneider et al. Inversion of geo-magnetic full-tensor gradiometer data
CN108415096A (en) Subaqueous gravity gradient object detection method based on Newton iteration method
Pang et al. The component compensation of geomagnetic field vector measurement system
RU2686855C1 (en) Gradiometric method of magnetic survey and device for its implementation
CN109633540B (en) Real-time positioning system and real-time positioning method of magnetic source
US20160245655A1 (en) Adjusted navigation
JP3635092B2 (en) Method for stabilizing the direction indication by a magnetic compass
RU164969U1 (en) SENSOR ASSEMBLY FOR DIAGNOSTIC OF TECHNICAL CONDITION OF UNDERGROUND PIPELINES
RU2550774C1 (en) Method of determining and compensating for deviation of magnetometric sensors and apparatus therefor
CN115236755B (en) Tensor eigenvalue-based aeromagnetic anomaly boundary detection method and device
RU2510500C1 (en) Method and device for diagnostics of buried pipeline
CN109633539A (en) A kind of the static immobilization device and static immobilization method of magnetic source
RU2587111C1 (en) Method of surveying geomagnetic field in water area with towed magnetometer and device therefor
RU2390803C2 (en) Marine magnetic survey method
RU2629539C1 (en) Method of measurement of magnetic course of mobile object
RU2456642C2 (en) Method of localising magnetic dipole
RU2776319C1 (en) Method and system of magnetometric local navigation
RU2793393C1 (en) Method for measuring the semi-axes of the full polarization ellipse of the magnetic field and a device for its implementation
RU2815766C1 (en) Method of measuring coordinates of magnetic dipole
CN109186612A (en) Fast-pulse star phase estimate method based on compressed sensing and carat Mei Lao circle