RU2744817C1 - Method for determining a dipole magnetic moment of residual magnetisation and an object magnetic polarizability tensor and a test bench for its implementation - Google Patents

Method for determining a dipole magnetic moment of residual magnetisation and an object magnetic polarizability tensor and a test bench for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2744817C1
RU2744817C1 RU2020121001A RU2020121001A RU2744817C1 RU 2744817 C1 RU2744817 C1 RU 2744817C1 RU 2020121001 A RU2020121001 A RU 2020121001A RU 2020121001 A RU2020121001 A RU 2020121001A RU 2744817 C1 RU2744817 C1 RU 2744817C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
stand
magnetometer
dipole
components
Prior art date
Application number
RU2020121001A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Иванович Авраменко
Александр Сергеевич Батурин
Михаил Александрович Васильев
Михаил Алексеевич Городнов
Андрей Рудольфович Киселев
Юрий Иванович Матвеенко
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
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 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority to RU2020121001A priority Critical patent/RU2744817C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2744817C1 publication Critical patent/RU2744817C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/0206—Three-component magnetometers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

FIELD: measurement.
SUBSTANCE: group of inventions relates to determining a dipole magnetic moment of residual magnetisation and a magnetic polarisability tensor of a weakly magnetized object. Test bench for realizing the method of determining the dipole magnetic moment of residual magnetisation and the object magnetic susceptibility tensor comprises a base, a platform, measuring system and magnetometers, wherein the object is fixed on a platform mounted on the base and located in the center of the measurement system, forming a spherical volume of radius R, and magnetometers are installed in measuring points of surface of spherical volume, at that, stand for method implementation contains at least one magnetometer, and the base is made in the form of a frame, on which the platform is installed by means of axes, on which a measuring system is also installed, made in the form of a frame with installed on it clips for fixation of the magnetometer, wherein magnetic center of magnetometer when mounted on frame coincides with corresponding measuring point on surface of spherical volume.
EFFECT: higher accuracy and reliability of measuring dipole magnetic moments of residual magnetisation and a magnetic polarisability tensor of a weakly magnetized object with broader functional capabilities.
4 cl, 5 dwg

Description

Группа изобретений относится к области определения дипольного магнитного момента остаточной намагниченности и тензора магнитной поляризуемости слабо намагниченного объекта с использованием результатов измерений компонент индукции магнитного поля объекта в условиях отсутствия экранирования геомагнитного поля.The group of inventions relates to the field of determining the magnetic dipole moment of remanent magnetization and the magnetic polarizability tensor of a weakly magnetized object using the results of measurements of the components of the magnetic field of the object in the absence of screening of the geomagnetic field.

Известен способ определения магнитного момента объекта [п. РФ №2375721 МПК G01R 33/12, опубликован 31.03.2008 г.], заключающийся в измерении каждой компоненты магнитного момента объекта, соответственно, тремя парами предварительно эталонированных по магнитному моменту измерителей магнитного поля. Измерители каждой пары устанавливаются на соответствующем размеру объекта известном расстоянии вдоль направления соответствующей исследуемой компоненты и на противоположных сторонах от объекта. По результатам одновременно проведенных измерений магнитного поля объекта расчетным методом находятся компоненты магнитного момента объекта и местоположение источника магнитного момента.A known method for determining the magnetic moment of an object [p. RF No. 2375721 IPC G01R 33/12, published 03/31/2008], which consists in measuring each component of the magnetic moment of the object, respectively, by three pairs of magnetic field meters previously calibrated by the magnetic moment. The meters of each pair are installed at a known distance corresponding to the size of the object along the direction of the corresponding component under study and on opposite sides from the object. Based on the results of simultaneous measurements of the object's magnetic field, the components of the object's magnetic moment and the location of the source of the magnetic moment are found by the calculation method.

Однако при определении дипольного магнитного момента слабо намагниченного объекта, в состав которого входят устройства с ферромагнитными элементами, в условиях неэкранированного геомагнитного поля проявляются:However, when determining the dipole magnetic moment of a weakly magnetized object, which includes devices with ferromagnetic elements, under conditions of an unshielded geomagnetic field, the following appear:

- ограниченность данного метода, определяющего положение единичного источника магнитного момента, находящегося в пределах объема объекта;- the limitation of this method, which determines the position of a single source of magnetic moment located within the volume of the object;

- низкая чувствительность метода, определяемая регистрацией величины дипольного момента со значением от единиц до сотен Ам2;- low sensitivity of the method, determined by registering the magnitude of the dipole moment with a value from units to hundreds of Am 2 ;

- отсутствие учета текущего значения и изменения геомагнитного поля удаленным магнитометром, расположенным на расстоянии от объекта, при котором отсутствует влияние на его магнитного поля исследуемого объекта.- the lack of taking into account the current value and changes in the geomagnetic field by a remote magnetometer located at a distance from the object, at which there is no effect on its magnetic field of the object under study.

Известен способ измерения магнитного момента крупногабаритного тела удлиненной формы [п. РФ №2303792 МПК G01R 33/16, опубликован 27.07.2007 г.], заключающийся в том, что тело делят на продольные участки с неизвестными магнитными моментами. Измеряют параметры индукции магнитного поля вне тела в точках с заданными координатами. По результатам измерений составляют и решают линейную систему уравнений относительно магнитных моментов участков, при решении которой используют метод наименьших квадратов. Суммируя магнитные моменты участков, получают магнитный момент тела.A known method of measuring the magnetic moment of a large elongated body [p. RF No. 2303792 IPC G01R 33/16, published on July 27, 2007], which consists in the fact that the body is divided into longitudinal sections with unknown magnetic moments. The parameters of the magnetic field induction outside the body are measured at the points with the given coordinates. Based on the measurement results, a linear system of equations is compiled and solved with respect to the magnetic moments of the sections, in the solution of which the method of least squares is used. By summing the magnetic moments of the sections, the magnetic moment of the body is obtained.

Однако данный способ, разработанный в интересах определения магнитных характеристик кораблей, имеет низкую чувствительность, определяемую величиной дипольного момента крупногабаритных тел со значением от единиц до сотен Ам2.However, this method, developed in the interests of determining the magnetic characteristics of ships, has a low sensitivity, determined by the magnitude of the dipole moment of large-sized bodies with a value from units to hundreds of Am 2 .

Известен способ, описанный в изобретении под названием «Определение и локализация дипольного момента» [п. США №5731996, МПК G01C 21/00, G01B 7/00, опубликован 24.03.1998 г.], заключающийся в том, что по периметру (части периметра) области измерений, в которой находится объект, устанавливают магнитометры, результаты измерений дипольного магнитного момента объекта которыми используются для предварительного определения локализации магнитного диполя. Проводятся расчеты магнитного поля, которое может быть сформировано магнитным диполем в месте предполагаемой локализации. Результаты расчета магнитного поля диполя в месте предполагаемой локализации сравниваются с результатами реальных измерений магнитного поля диполя и уточняется положение траектории объекта. Указанные операции повторяются до достаточно близкого совпадения фактических измерений магнитного момента с результатами расчетов локализации магнитного диполя (объекта).The known method described in the invention under the title "Determination and localization of the dipole moment" [p. USA No. 5731996, IPC G01C 21/00, G01B 7/00, published on 03.24.1998], which consists in the fact that magnetometers are installed along the perimeter (part of the perimeter) of the measurement area in which the object is located, the results of measurements of the dipole magnetic moment objects which are used to preliminary determine the localization of the magnetic dipole. Calculations of the magnetic field, which can be formed by a magnetic dipole at the site of the proposed localization, are carried out. The results of calculating the magnetic field of the dipole at the site of the proposed localization are compared with the results of real measurements of the magnetic field of the dipole and the position of the object's trajectory is refined. These operations are repeated until the actual measurements of the magnetic moment coincide sufficiently closely with the results of calculations of the localization of the magnetic dipole (object).

Применяемый метод расчета состоит в том, что в области задается набор точек, которыми могут быть узлы квадратной сетки. Взяв произвольную точку и поместив в нее диполь, находят его дипольный магнитный момент, доставляющий минимум функционала (используется метод наименьших квадратов). Перебрав все точки, находят точку, в которой реализуется абсолютный минимум, который соответствует месту нахождения объекта.The applied method of calculation consists in the fact that a set of points is specified in the area, which can be the nodes of a square grid. Taking an arbitrary point and placing a dipole in it, find its magnetic dipole moment, which delivers the minimum of the functional (the method of least squares is used). After going through all the points, they find the point at which the absolute minimum is realized, which corresponds to the location of the object.

Недостатком данного метода при определении дипольного магнитного момента слабо намагниченного объекта является его низкая чувствительность, т.к. он предназначен для определения магнитного момента и локализации достаточно крупных движущихся объектов, таких как автомобили, танки и пр., т.е. обладающих значительными магнитными моментами, фиксируемыми на достаточных удалениях.The disadvantage of this method when determining the dipole magnetic moment of a weakly magnetized object is its low sensitivity, since it is designed to determine the magnetic moment and localize sufficiently large moving objects such as cars, tanks, etc. possessing significant magnetic moments recorded at sufficient distances.

Известен способ определения магнитного момента [В.Ю. Розов, А.В. Гетьман, СВ. Петров, А.В. Ерисов, «Магнетизм космических аппаратов», 2010 г., стр. 144-147], заключающийся в том, что, разместив объект на стенде в центре сферической измерительной системы, измеряют распределение индукции магнитного поля космического аппарата в 6 точках измерения, размещенных на сферической поверхности на осях, являющихся ортогональными осями объекта. По полученным данным расчетным методом находят компоненты дипольного магнитного момента остаточной намагниченности.A known method for determining the magnetic moment [V.Yu. Rozov, A.V. Getman, SV. Petrov, A.V. Erisov, "Magnetism of spacecraft", 2010, pp. 144-147], which consists in the fact that by placing an object on the stand in the center of a spherical measuring system, the distribution of the magnetic field of the spacecraft is measured at 6 measurement points located on a spherical surfaces on axes that are orthogonal to the object's axes. According to the data obtained, the components of the dipole magnetic moment of the remanent magnetization are found by the calculation method.

Определение магнитного момента проводится в определенных условиях, а именно:The determination of the magnetic moment is carried out under certain conditions, namely:

- расстояние R от точки размещения чувствительной системы магнитометров на сферической поверхности до центра объекта должно быть больше трех максимальных линейных размеров L космического аппарата, то есть R≥3L;- the distance R from the point of placement of the sensitive system of magnetometers on a spherical surface to the center of the object should be more than three maximum linear dimensions L of the spacecraft, that is, R≥3L;

- стенд для измерений находится в центре обособленного от промышленных предприятий участка площадью более 5 га;- the measurement stand is located in the center of an area of more than 5 hectares isolated from industrial enterprises;

- трехмерная компенсация геомагнитного поля и создание равномерного поля заданной величины и направления в рабочем объеме 9 м3 обеспечиваются системой катушек Гельмгольца габаритами 10×15×30 м.- three-dimensional compensation of the geomagnetic field and the creation of a uniform field of a given value and direction in a working volume of 9 m 3 are provided by a system of Helmholtz coils with dimensions of 10 × 15 × 30 m.

Недостатки данного способа при определении магнитного момента слабо намагниченного объекта в условиях наличия неэкранированного геомагнитного поля и относительной близости металлических конструкций производственного помещения заключаются в необходимости выполнения условий: R≥3L, обеспечения однородности поля в объеме размещения объекта катушками Гельмгольца значительных габаритов, наличия обособленной обширной территории. Слабая намагниченность объекта требует приближения средств измерения к нему на расстояние R<31, что нарушает требование способа определения магнитного момента по прототипу, предполагающего монодипольную модель объекта как источника магнитного поля, реализуемую при удалении средства измерения на расстояние R≥3L.The disadvantages of this method in determining the magnetic moment of a weakly magnetized object in the presence of an unshielded geomagnetic field and the relative proximity of the metal structures of the industrial premises are the need to fulfill the conditions: R≥3L, to ensure the uniformity of the field in the volume of placement of the object with Helmholtz coils of significant dimensions, the presence of a large isolated territory. A weak magnetization of an object requires the measuring instruments to approach it at a distance R <31, which violates the requirement of a method for determining the magnetic moment according to the prototype, which assumes a monodipole model of an object as a source of a magnetic field, which is realized when the measuring instrument is removed at a distance of R≥3L.

Данное техническое решение принимается за прототип, как наиболее близкое к заявляемому способу.This technical solution is taken as a prototype, as the closest to the claimed method.

Известен стенд для измерения электромагнитного поля вокруг объекта [п. РФ №2014624, МПК(1990.01) G01R 29/10, опубликован 15.06.1994 г.], содержащий основание (азимутальную направляющую), на котором установлена платформа с фиксирующимся объектом, располагающаяся в центре измерительной системы (угломестной направляющей), образовывающей сферический объем радиуса R, в измерительные точки которого устанавливаются датчики. Основание выполнено в форме кольца, а измерительная система - в форме полукольца и установлена с возможностью вращения по азимуту. Два зонда установлены с возможностью перемещения на измерительной системе. В плоскости основания установлены секции прямоугольной направляющей, на которой установлен с возможностью перемещения зонд. Прямолинейная направляющая может быть выполнена в виде телескопической штанги, а зонд установлен на ней неподвижно.Known stand for measuring the electromagnetic field around the object [p. RF No. 2014624, IPC (1990.01) G01R 29/10, published 15.06.1994], containing a base (azimuth guide), on which a platform with a fixing object is installed, located in the center of the measuring system (elevation guide), forming a spherical volume of radius R, at the measuring points of which the sensors are installed. The base is made in the form of a ring, and the measuring system is in the form of a half-ring and is installed with the possibility of rotation in azimuth. Two probes are installed for movement on the measuring system. In the plane of the base, sections of a rectangular guide are installed, on which the probe is mounted for movement. The rectilinear guide can be made in the form of a telescopic rod, and the probe is fixed on it.

Достоинством данного стенда является возможность определения электромагнитных характеристик крупногабаритных объектов. Однако методика измерений снижает точность определения электромагнитных характеристик, за счет того, что измерение характеристик в верхнем полупространстве объекта проводится с использованием сферической методики сканирования, а в нижнем полупространстве объекта с использованием методики сканирования по плоской поверхности. Также дополнительная погрешность определения характеристик возникает при переустановке объекта для измерения электромагнитных характеристик при различных его ориентациях в пространстве.The advantage of this stand is the ability to determine the electromagnetic characteristics of large objects. However, the measurement technique reduces the accuracy of determining the electromagnetic characteristics, due to the fact that the measurement of characteristics in the upper half-space of the object is carried out using the spherical scanning technique, and in the lower half-space of the object using the scanning technique on a flat surface. Also, an additional error in determining the characteristics arises when the object is reinstalled to measure the electromagnetic characteristics at its various orientations in space.

Известен стенд, описанный в статье «Улучшение однородности магнитного поля в рабочей области магнитоизмерительного стенда» [B.C. Лупиков, Н.В. Крюкова, А.Е. Машнев, С.В. Петров, Д.Е. Пелевин, В.Е. Шубцов, «Электротехника и Электромеханика», 2005 г., №4, стр. 51-53], содержащий основание, на котором установлена платформа с фиксирующимся объектом, располагающаяся в центре измерительной системы, образовывающей сферический объем радиуса R (рабочую область). Стенд оснащен системой колец (обмоток) Гельмгольца. Обмотки колец расположены в трех ортогональных плоскостях. Платформа для установки объекта подвижна и выполнена из немагнитного материала.Known stand described in the article "Improving the uniformity of the magnetic field in the working area of the magnetic measuring stand" [B.C. Lupikov, N.V. Kryukova, A.E. Mashnev, S.V. Petrov, D.E. Pelevin, V.E. Shubtsov, "Electrical Engineering and Electromechanics", 2005, No. 4, pp. 51-53], containing a base on which a platform with a fixed object is installed, located in the center of the measuring system, which forms a spherical volume of radius R (working area). The stand is equipped with a system of Helmholtz rings (windings). The ring windings are located in three orthogonal planes. The platform for installing the object is movable and made of non-magnetic material.

К достоинствам указанного стенда можно отнести возможность определения магнитных характеристик крупногабаритных объектов и простоту конструкции. Но при этом для определения магнитных характеристик в большом количестве точек вокруг объекта конструкция существенно усложняется, за счет необходимости применения для каждой точки вокруг объекта отдельных вертикальных штанг и горизонтальных балок, что приводит к снижению точности измерения, за счет погрешности изготовления каждой штанги и балки в отдельности и их установки, а также за счет погрешности при переустановке объекта для измерения магнитных характеристик при различных ориентациях объекта в пространстве.The advantages of this stand include the ability to determine the magnetic characteristics of large objects and the simplicity of the design. But at the same time, to determine the magnetic characteristics in a large number of points around the object, the design becomes significantly more complicated, due to the need to use separate vertical rods and horizontal beams for each point around the object, which leads to a decrease in the measurement accuracy, due to the manufacturing error of each rod and beam separately and their installation, as well as due to the error when reinstalling the object to measure the magnetic characteristics at different orientations of the object in space.

Известен стенд, описанный в изобретении под названием «Устройство для определения, по меньшей мере, одной величины, связанной с электромагнитным излучением тестируемого объекта» [п. РФ №2510512, МПК(2006.01) G01R 29/08, опубликовано 27.03.2014 г.], содержащий основание, на котором установлена платформа (держатель) с фиксирующимся объектом, располагающаяся в центре измерительной системы (сети измерительных антенн), образовывающей сферический объем радиуса R, в измерительные точки которого устанавливаются датчики (измерительные антенны). Платформа выполнена в виде стойки. Объект расположен на платформе с определением его азимутального положения и помещен в область центра сферического объема измерительной системы.Known stand described in the invention under the title "Device for determining at least one quantity associated with the electromagnetic radiation of the test object" [p. RF No. 2510512, IPC (2006.01) G01R 29/08, published 03/27/2014], containing a base on which a platform (holder) with a fixing object is installed, located in the center of the measuring system (network of measuring antennas), forming a spherical volume of radius R, at the measuring points of which the sensors (measuring antennas) are installed. The platform is made in the form of a rack. The object is located on the platform with the determination of its azimuthal position and placed in the center of the spherical volume of the measuring system.

Достоинством указанного стенда является возможность проведение измерений электромагнитных параметров объекта измерений в неограниченном количестве точек измерения для объектов больших размеров при их различном пространственном положении. Недостатком указанного стенда является сложность установки крупногабаритного и/или тяжелого объекта измерения на средство относительного позиционирования и ограничение угла поворота объекта измерений за счет конструкции средства относительного позиционирования, точность совпадения центра объекта измерений с центром сферы, описываемой сетью электромагнитных датчиков, за счет взаимосвязи только в одной нижней точке стенда средства относительного перемещения и сети электромагнитных датчиков.The advantage of this stand is the ability to measure the electromagnetic parameters of the measurement object in an unlimited number of measurement points for large objects with their different spatial positions. The disadvantage of this stand is the complexity of installing a large and / or heavy measurement object on the relative positioning means and limiting the angle of rotation of the measuring object due to the design of the relative positioning means, the accuracy of the coincidence of the center of the measurement object with the center of the sphere described by the network of electromagnetic sensors, due to the relationship in only one the lower point of the stand means of relative movement and a network of electromagnetic sensors.

Описанный стенд принимается за прототип, как наиболее близкий к заявляемому стенду.The described stand is taken as a prototype, as the closest to the declared stand.

Задачей, решаемой группой изобретений, является повышение точности и достоверности измерений дипольного магнитного момента остаточной намагниченности и тензора магнитной поляризуемости слабо намагниченного объекта при расширении функциональных возможностей.The problem solved by the group of inventions is to improve the accuracy and reliability of measurements of the magnetic dipole moment of the remanent magnetization and the magnetic polarizability tensor of a weakly magnetized object while expanding the functionality.

Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая группа изобретений, заключается в определении компонент дипольного магнитного момента остаточной намагниченности слабо намагниченного объекта и тензора магнитной поляризуемости в условиях отсутствия экранирования внешнего магнитного поля, при всех точно заданных пространственных положениях объекта и радиусе сферической поверхности, на которой позиционируются точки измерения компонент магнитного поля объекта, находящимся в определенном соотношении с максимальным линейным размером объекта.The technical result to be achieved by the proposed group of inventions is to determine the components of the dipole magnetic moment of the remanent magnetization of a weakly magnetized object and the magnetic polarizability tensor in the absence of shielding of the external magnetic field, for all precisely specified spatial positions of the object and the radius of the spherical surface on which points of measurement of the components of the magnetic field of the object, which are in a certain ratio with the maximum linear size of the object.

Указанный технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - способ определения дипольного магнитного момента остаточной намагниченности и тензора магнитной поляризуемости объекта достигается тем, что способ заключается в том, что объект фиксируют на стенде в центре сферической измерительной системы, магнитометром измерительной системы измеряют значения трех компонент вектора магнитной индукции в измерительных точках, расположенных на поверхности сферической измерительной системы, затем по полученным данным расчетным методом находят дипольный магнитный момент остаточной намагниченности объекта, согласно изобретению магнитометром измеряют три раза значения трех компонент вектора магнитной индукции в специально выбранных измерительных точках для каждого для четырех положений объекта в стенде, а также по одному разу до установки объекта в стенд и после его снятия со стенда, при этом удаленным магнитометром измеряют компоненты вектора магнитной индукции геомагнитного поля синхронно с измерениями на стенде, причем компоненты дипольного магнитного момента объекта определяют с использованием результатов измерений радиальных компонент магнитной индукции в измерительных точках при нахождении объекта в стенде, при этом учитываются измерения удаленного магнитометра и измерения радиальных компонент магнитной индукции при отсутствии объекта в стенде, а расчетный метод заключается в том, что для нахождения трех компонент дипольного магнитного момента объекта, применяют интегрирование по поверхности сферы произведения радиальной компоненты индукции магнитного поля и трех сферических гармоник первого порядка, причем, используя кубатурную формулу для сферы, интегрирование по поверхности сферы заменяют суммированием с весами значений интегрируемой функции в специальных измерительных точках, при этом для четырех положений объекта в стенде используют систему координат объекта, в которой представляют вектор дипольного магнитного момента объекта для каждого его положения в стенде в виде суммы вектора дипольного магнитного момента остаточной намагниченности объекта и свертки тензора магнитной поляризуемости объекта с вектором магнитной индукции внешнего магнитного поля, решение полученной системы уравнений определяет компоненты вектора дипольного магнитного момента остаточной намагниченности и компоненты тензора магнитной поляризуемости.The specified technical result in the implementation of a group of inventions on the object - a method for determining the dipole magnetic moment of remanent magnetization and the magnetic polarizability tensor of an object is achieved by the fact that the method consists in the fact that the object is fixed on the stand in the center of the spherical measuring system, the values of the three components of the vector are measured with a magnetometer of the measuring system magnetic induction at measuring points located on the surface of a spherical measuring system, then using the data obtained by a calculation method, the magnetic dipole moment of the remanent magnetization of the object is found, according to the invention, the magnetometer measures three times the values of the three components of the magnetic induction vector at specially selected measuring points for each for four positions of the object in the stand, as well as once before installing the object in the stand and after removing it from the stand, while the components of the magnetic induction vector of the geomagnetic field are measured with a remote magnetometer field synchronously with measurements at the stand, and the components of the magnetic dipole moment of the object are determined using the results of measurements of the radial components of the magnetic induction at the measuring points when the object is in the stand, while taking into account the measurements of the remote magnetometer and measurements of the radial components of the magnetic induction in the absence of the object in the stand, and the calculation method consists in the fact that to find the three components of the magnetic dipole moment of the object, integration over the surface of the sphere of the product of the radial component of the magnetic field induction and three spherical harmonics of the first order is used, and, using the cubature formula for the sphere, the integration over the surface of the sphere is replaced by summation with weights values of the integrable function at special measuring points, while for the four positions of the object in the stand, the object coordinate system is used, in which the vector of the dipole magnetic moment of the object is represented for each of its positions in the stand in the form of the sum of the vector of the dipole magnetic moment of the remanent magnetization of the object and the convolution of the magnetic polarizability tensor of the object with the vector of the magnetic induction of the external magnetic field, the solution of the resulting system of equations determines the components of the vector of the dipole magnetic moment of the remanent magnetization and the components of the magnetic polarizability tensor.

Указанный технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - стенд для реализации способа достигается тем, что стенд содержит основание, на котором установлена платформа с закрепленным на ней объектом, при этом геометрический центр объекта совпадает с центром сферического объема радиусом R, в измерительных точках поверхности которого устанавливается магнитометр, при этом согласно изобретению основание выполнено в виде каркаса, на котором платформа установлена с помощью осей, на которых также установлены рамы для размещения магнитометров, причем центр измерительной системы датчика при установке на раме совпадает с заданной на сферической поверхности соответствующей измерительной точкой.The specified technical result in the implementation of a group of inventions on an object - a stand for implementing the method is achieved by the fact that the stand contains a base on which a platform with an object fixed to it is installed, while the geometric center of the object coincides with the center of a spherical volume of radius R, at the measuring points of the surface of which a magnetometer is installed, while according to the invention, the base is made in the form of a frame, on which the platform is installed using axes, on which frames for placing magnetometers are also installed, and the center of the measuring system of the sensor when mounted on the frame coincides with the corresponding measuring point set on the spherical surface.

Заявляемые способ и устройство для его реализации взаимосвязаны настолько, что образуют единый изобретательский замысел. При создании способа определения дипольного магнитного момента остаточной и индуцированной намагниченности объекта было создано новое устройство -стенд для реализации способа - специально для осуществления указанного способа. Использование стенда позволяет получить требуемый технический результат - повышение точности и достоверности измерений дипольных магнитных моментов остаточной намагниченности и тензора магнитной поляризуемости слабо намагниченного объекта при расширении функциональных возможностей.The claimed method and device for its implementation are interconnected so that they form a single inventive concept. When creating a method for determining the magnetic dipole moment of the residual and induced magnetization of an object, a new device was created - a stand for the implementation of the method - specifically for the implementation of the specified method. The use of the stand allows you to obtain the required technical result - an increase in the accuracy and reliability of measurements of the dipole magnetic moments of remanent magnetization and the magnetic polarizability tensor of a weakly magnetized object while expanding the functionality.

Следовательно, заявляемые изобретения удовлетворяют требованию «единства».Therefore, the claimed inventions satisfy the requirement of "unity".

При проведении анализа уровня техники, включающего поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, выявления источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы изобретений, не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленной группы изобретений.When analyzing the state of the art, including a search for patent and scientific and technical sources of information, identifying sources containing information about analogues of the claimed group of inventions, no analogues were found that are characterized by features identical to all essential features of the claimed group of inventions.

Следовательно, каждый из объектов группы изобретений соответствует условию «новизна».Consequently, each of the objects of the group of inventions corresponds to the condition "novelty".

Новые признаки, содержащиеся в отличительной части формулы изобретения, не выявлены в технических решениях аналогичного назначения, на этом основании можно сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень».New features contained in the distinctive part of the claims are not identified in technical solutions for a similar purpose, on this basis, it can be concluded that the claimed invention meets the condition "inventive step".

Изобретение иллюстрируется чертежами:The invention is illustrated by drawings:

на фиг. 1 представлена аксонометрическая проекция стенда для определения дипольного магнитного момента объекта;in fig. 1 shows an axonometric projection of a stand for determining the magnetic dipole moment of an object;

на фиг. 2 - вид А фиг. 1, крепление магнитометра;in fig. 2 - view A of FIG. 1, magnetometer mount;

на фиг. 3 - угловые положения рамы верхней и нижней;in fig. 3 - angular positions of the upper and lower frame;

на фиг. 4 - угловые положения корпусов на раме верхней и нижней;in fig. 4 - angular positions of the housings on the frame of the upper and lower;

на фиг. 5 - сечение Б-Б фиг. 4, поперечное сечение поворотного кольца.in fig. 5 - section b-b of Fig. 4, cross-section of the slewing ring.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

Исследуемый объект фиксируют на стенде в центре сферической измерительной системы радиуса R, центр которой совпадает с геометрическим центром объекта.The object under study is fixed on the stand in the center of a spherical measuring system of radius R, the center of which coincides with the geometric center of the object.

Соотношение R≥0.75L радиуса сферической поверхности R, и максимального линейного размера L объекта, а также количество измерительных точек на сферической поверхности, равное 62, определяются погрешностью определения магнитного момента остаточной намагниченности и тензора магнитной поляризуемости объекта, заданной для данного метода расчета параметров магнитного момента с учетом показаний удаленного магнитометра. Оси декартовой системы координат удаленного магнитометра и стенда колинеарны друг другу.The ratio R≥0.75L of the radius of the spherical surface R, and the maximum linear size L of the object, as well as the number of measuring points on the spherical surface, equal to 62, are determined by the error in determining the magnetic moment of remanent magnetization and the tensor of magnetic polarizability of the object specified for this method of calculating the parameters of the magnetic moment taking into account the readings of a remote magnetometer. The axes of the Cartesian coordinate system of the remote magnetometer and the stand are collinear to each other.

При измерениях на стенде без объекта магнитное поле в рабочем объеме стенда, состоящее из геомагнитного поля и магнитного поля металлических элементов конструкции здания, должно удовлетворять условию - разность между максимальными и минимальными значениями компонент вектора индукции магнитного поля, измеренная в 62 измерительных точках, в системе координат стенда, не должна превышать 3000 нТ.When measuring on a stand without an object, the magnetic field in the working volume of the stand, consisting of the geomagnetic field and the magnetic field of the metal elements of the building structure, must satisfy the condition - the difference between the maximum and minimum values of the components of the magnetic field induction vector, measured at 62 measuring points, in the coordinate system stand should not exceed 3000 nT.

Во время проведения измерений на стенде с объектом и без объекта геомагнитное поле должно контролироваться удаленным магнитометром, при этом разность между максимальными и минимальными значениями компонент вектора индукции геомагнитного поля, измеряемыми синхронно с измерениями на стенде, не должна превышать 10 нТ.During measurements on the bench with and without an object, the geomagnetic field should be controlled by a remote magnetometer, while the difference between the maximum and minimum values of the components of the geomagnetic field induction vector, measured synchronously with measurements on the bench, should not exceed 10 nT.

Программа измерений состоит из 5 циклов измерений компонент вектора индукции магнитного поля для каждого из 4-х положений объекта в стенде:The measurement program consists of 5 cycles of measurements of the components of the magnetic field induction vector for each of the 4 positions of the object in the stand:

цикл i=1 - при отсутствии объекта в стенде;cycle i = 1 - in the absence of an object in the stand;

циклы i=2, 3, 4 - при нахождении объекта в стенде в одном из 4-х специально заданных положениях;cycles i = 2, 3, 4 - when the object is in the stand in one of 4 specially set positions;

цикл i=5 - после снятия объекта со стенда.cycle i = 5 - after removing the object from the stand.

Объект имеет свою декартовую систему координат, при этом направление оси ОХ совпадает с направлением максимального линейного размера объекта. При измерениях в циклах i=2, 3, 4 последовательно устанавливается в следующие положения:The object has its own Cartesian coordinate system, while the direction of the OX axis coincides with the direction of the maximum linear size of the object. When measuring in cycles i = 2, 3, 4, it is sequentially set to the following positions:

Положение 1 - ось ОХ направлена на геомагнитный полюс и образует угол а с горизонтальной плоскостью, который дополняет до 90° угол магнитного наклонения, соответствующий широте и долготе места проведения измерений. При этом ось OY направлена на восток, а направление оси OZ совпадает с направлением вектора геомагнитного поля.Position 1 - the OX axis is directed to the geomagnetic pole and forms an angle a with the horizontal plane, which complements the angle of magnetic inclination to 90 °, corresponding to the latitude and longitude of the measurement site. In this case, the OY axis is directed to the east, and the direction of the OZ axis coincides with the direction of the geomagnetic field vector.

Положение 2 - ось ОХ объекта совпадает с направлением вектора геомагнитного поля, ось OY направлена на запад.Position 2 - the OX axis of the object coincides with the direction of the geomagnetic field vector, the OY axis is directed to the west.

Положение 3 - ось ОХ направлена на геомагнитный полюс, при этом направление оси OY объекта совпадает с направлением вектора геомагнитного поля;Position 3 - the OX axis is directed to the geomagnetic pole, while the direction of the OY axis of the object coincides with the direction of the geomagnetic field vector;

Положение 4 - ось ОХ направлена согласно ее направлению в положении объекта n=1, при этом направление оси OZ противоположно направлению вектора геомагнитного поля.Position 4 - the OX axis is directed according to its direction in the position of the object n = 1, while the direction of the OZ axis is opposite to the direction of the geomagnetic field vector.

Измерения компонент индукции магнитного поля в специально выбранных измерительных точках сферической поверхности, обеспечивает стенд (фиг. 1), при этом не показан удаленный магнитометр, измеряющий компоненты индукции геомагнитного поля на расстоянии R=10L от геометрического центра объекта.Measurements of the components of the magnetic field induction at specially selected measuring points of the spherical surface are provided by the stand (Fig. 1), while the remote magnetometer is not shown, which measures the components of the induction of the geomagnetic field at a distance R = 10L from the geometric center of the object.

Для фиксированного положения объекта на стенде, по результатам 5-ти этапов измерений компонент вектора магнитной индукции, с учетом показаний удаленного магнитометра, измерения которого проводятся синхронно с измерениями в каждой k-той точке, заданной на сфере, находится в системе координат стенда магнитное поле, созданное объектом:For a fixed position of the object on the stand, according to the results of 5 stages of measurements of the components of the magnetic induction vector, taking into account the readings of a remote magnetometer, the measurements of which are carried out synchronously with measurements at each k-th point specified on the sphere, the magnetic field is in the coordinate system of the stand, created by object:

Figure 00000001
Figure 00000001

а также находится внешнее среднее магнитное поле, действующее на объект:and also the external average magnetic field acting on the object is found:

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
- индукция магнитного поля объекта в k-той измерительной точке для i-го цикла;Where
Figure 00000003
- induction of the magnetic field of the object at the k-th measuring point for the i-th cycle;

Figure 00000004
- индукция геомагнитного поля, измеренная удаленным магнитометром в i-том цикле в момент измерения на стенде в k-той измерительной точке.
Figure 00000004
is the induction of the geomagnetic field, measured by a remote magnetometer in the i-th cycle at the time of measurement at the stand at the k-th measuring point.

Определение компонент дипольного магнитного момента слабо намагниченного объекта (D=(0.1-1) Ам2) по результатам измерений компонент индукции магнитного поля в 62 измерительных точках на сферической поверхности производится расчетным методом.Determination of the components of the dipole magnetic moment of a weakly magnetized object (D = (0.1-1) Am 2 ) from the results of measurements of the components of the magnetic field induction at 62 measuring points on a spherical surface is carried out by a calculation method.

Нахождение дипольного магнитного момента по первому способу связан с применением интегрирования по сфере измерений. Данный метод использует измерения только радиальных компонент магнитной индукции. Преимущество представленного метода заключается в том, что он практически не требует затрат времени на вычисления, имеет небольшую погрешность в определении компонент дипольного магнитного момента объекта (не более 5%).Finding the magnetic dipole moment by the first method is associated with the use of integration over the measurement sphere. This method uses measurements of only the radial components of the magnetic induction. The advantage of the presented method is that it practically does not require time-consuming calculations, has a small error in determining the components of the magnetic dipole moment of the object (no more than 5%).

Если диполи расположены внутри сферы, на поверхности которой проводятся измерения, то имеют место следующие равенства (Yi,j,k - сферические гармоники первого порядка)If the dipoles are located inside the sphere on the surface of which the measurements are carried out, then the following equalities hold (Y i, j, k are spherical harmonics of the first order)

Figure 00000005
Figure 00000005

где: Y1,1,0(θ,φ)=cosφsinθ, Y1,1,1(θ,φ)=sinφsinθ, Y1,0,0(θ,φ)=соsθ.where: Y 1,1,0 (θ, φ) = cosφsinθ, Y 1,1,1 (θ, φ) = sinφsinθ, Y 1,0,0 (θ, φ) = cosθ.

Кубатурная формула на сфере 11-го порядка точности позволяет интегрирование по сфере заменить суммированием с весами значений интегрируемой функции в центрах граней 12-ти пятиугольников, в 20-ти вершинах и в 30 серединах ребер пятиугольников. Как результат - получают компоненты дипольного магнитного момента:The cubature formula on the sphere of the 11th order of accuracy allows the integration over the sphere to be replaced by the summation with weights of the values of the integrable function at the centers of the faces of 12 pentagons, at 20 vertices and at 30 midpoints of the edges of the pentagons. As a result, the components of the dipole magnetic moment are obtained:

Figure 00000006
Figure 00000006

где:

Figure 00000007
Where:
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Применение кубатурных формул для сферы, по сравнению с традиционным интегрированием по поверхности сферы, позволяет при одинаковой погрешности определения дипольного магнитного момента более чем на порядок уменьшить число измерительных точек на сфере, в которых проводится измерение радиальных компонент магнитного поля.The use of cubature formulas for a sphere, in comparison with traditional integration over the surface of a sphere, allows, with the same error in determining the dipole magnetic moment, by more than an order of magnitude, to reduce the number of measuring points on the sphere in which the radial components of the magnetic field are measured.

Для определения вектора D0 и тензора магнитной поляризуемости К используются четыре положения объекта на стенде.To determine the vector D 0 and the magnetic polarizability tensor K, four positions of the object on the stand are used.

В системе координат объекта дипольный магнитный момент для m-го положения объекта на стенде D(m) слагается из дипольного магнитного момента остаточной намагниченности объекта D0 и свертки тензора магнитной поляризуемости объекта К с вектором магнитной индукции внешнего магнитного поля

Figure 00000010
,In the coordinate system of the object, the dipole magnetic moment for the m-th position of the object on the stand D (m) is composed of the dipole magnetic moment of the remanent magnetization of the object D 0 and the convolution of the magnetic polarizability tensor of the object K with the magnetic induction vector of the external magnetic field
Figure 00000010
,

Figure 00000011
Figure 00000011

где m=1, 2, 3, 4 положения объекта на стенде; i, j=1, 2, 3;where m = 1, 2, 3, 4 positions of the object on the stand; i, j = 1, 2, 3;

Kij - компоненты тензора магнитной поляризуемости объекта;Kij - components of the object magnetic polarizability tensor;

Figure 00000012
- компоненты вектора магнитной индукции внешнего магнитного поля.
Figure 00000012
- components of the vector of magnetic induction of the external magnetic field.

В результате решения данной системы уравнений определяют три компоненты вектора дипольного магнитного момента остаточной намагниченности D0,i и девять компонент тензора магнитной поляризуемости Kij.As a result of solving this system of equations, three components of the vector of the dipole magnetic moment of the remanent magnetization D 0, i and nine components of the magnetic polarizability tensor K ij are determined.

Определение дипольного магнитного момента объекта при количестве измерительных точек N≤62 обеспечивает второй метод расчета, представляющий источник магнитного поля объекта в виде суперпозиции двух диполей. Их компоненты и координаты местоположения определяются путем минимизации отклонения измеренных компонент индукции поля объекта от соответствующего аналитического выражения для поля двух разнесенных магнитных диполей.Determination of the magnetic dipole moment of the object with the number of measuring points N≤62 provides a second calculation method that represents the source of the object's magnetic field in the form of a superposition of two dipoles. Their components and location coordinates are determined by minimizing the deviation of the measured components of the object's field induction from the corresponding analytical expression for the field of two spaced magnetic dipoles.

В области, покрывающей изучаемый объект, задается набор точек {rj}, например, это могут быть узлы кубической сетки. Выбором произвольной пары точек (ri, rj) и помещением в них диполей находятся дипольные моменты этих диполей (di, dj), доставляющие минимум целевой функцииIn the area covering the object under study, a set of points {r j } is specified, for example, these can be the nodes of a cubic grid. By choosing an arbitrary pair of points (r i , r j ) and placing dipoles in them, the dipole moments of these dipoles (d i , d j ) are found, which provide the minimum of the objective function

Figure 00000013
Figure 00000013

которая определяет относительную погрешность нахождения дипольного магнитного момента объекта.which determines the relative error in finding the magnetic dipole moment of the object.

Уравнение минимизации записывают в следующем виде:The minimization equation is written as follows:

Figure 00000014
Figure 00000014

где:Where:

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Искомые дипольные моменты (di,dj) находят решением системы:The required dipole moments (d i , d j ) are found by solving the system:

Figure 00000017
Figure 00000017

Перебором всех возможных пар точек (ri,rj) находят пару, в которой реализуется минимум:By enumerating all possible pairs of points (r i , r j ), a pair is found in which the minimum is realized:

Figure 00000018
Figure 00000018

Найденная пара

Figure 00000019
позволяет определить дипольный магнитный момент:Found pair
Figure 00000019
allows you to determine the magnetic dipole moment:

Figure 00000020
Figure 00000020

Координаты найденной пары можно уточнить. Для этого ограничивают малыми окрестностями найденные точки, в которых задают новые наборы точек. Приведенную процедуру повторяют при условии выбора пары точек из разных окрестностей.The coordinates of the found pair can be specified. To do this, the found points are limited to small neighborhoods, at which new sets of points are specified. The above procedure is repeated provided that a pair of points is selected from different neighborhoods.

Стенд для реализации способа (фиг. 1) содержит основание 1 с двумя симметрично расположенными шарнирными опорами 2, образующими ось поворота 3, в которые цапфами 4 установлено поворотное кольцо 5. В поворотном кольце 5 при помощи крепежных элементов 6 закреплен объект 7, имеющий центральную продольную ось 8. Оси 3 и 8 пересекаются в точке 9, являющейся центром воображаемой сферы, радиус R которой равен расстоянию от точки 9 до центра измерительной системы 10 (фиг. 2) магнитометра 11.The stand for the implementation of the method (Fig. 1) contains a base 1 with two symmetrically located hinge supports 2, forming an axis of rotation 3, in which the pivots 4 are installed a rotary ring 5. In the rotary ring 5 with the help of fastening elements 6, an object 7 is fixed, which has a central longitudinal axis 8. Axes 3 and 8 intersect at point 9, which is the center of an imaginary sphere, the radius R of which is equal to the distance from point 9 to the center of the measuring system 10 (Fig. 2) of the magnetometer 11.

На цапфах 4 шарнирно установлены нижняя 12 и верхняя 13 рамы.On the trunnions 4, the lower 12 and upper 13 frames are pivotally mounted.

Нижняя рама 12 может поворачиваться вокруг оси 3 и фиксироваться в трех угловых положениях, соответствующих повороту на угол равный 0°, 18° или 342° (фиг. 3). Угловое положение нижней рамы 12 фиксируется при помощи двух симметрично расположенных относительно объекта 7 фиксаторов 14, вставляющихся в отверстия 15 корпусов 16, закрепленных на верхней раме 13, при совмещении соответствующих отверстий 17 в секторах 18 нижней рамы 12 и отверстий 15 корпусов 16. На нижней раме 12 установлено тринадцать корпусов 19 в определенных угловых положениях.The lower frame 12 can be rotated around the axis 3 and fixed in three angular positions corresponding to rotation by an angle equal to 0 °, 18 ° or 342 ° (Fig. 3). The angular position of the lower frame 12 is fixed using two latches 14 symmetrically located relative to the object 7, inserted into the holes 15 of the bodies 16, fixed on the upper frame 13, when matching the corresponding holes 17 in the sectors 18 of the lower frame 12 and the holes 15 of the bodies 16. On the lower frame 12, thirteen housings 19 are installed in certain angular positions.

Верхняя рама 13 может поворачиваться вокруг оси 3 и фиксироваться в семнадцати угловых положениях, соответствующих повороту на угол в диапазоне от 36° до 324° с шагом в 18° (фиг. 3). Угловое положение верхней рамы 13 фиксируется при помощи двух симметрично расположенных относительно объекта 7 фиксаторов 20, вставляющихся в отверстия 21 корпусов 22, закрепленных на основании 1, при совмещении соответствующих отверстий 23 в секторах 24 верхней рамы 13 и отверстий 21 корпусов 22. На верхней раме 13 установлено одиннадцать корпусов 19 в определенных угловых положениях.The upper frame 13 can be rotated around the axis 3 and fixed in seventeen angular positions corresponding to a rotation through an angle ranging from 36 ° to 324 ° with a step of 18 ° (Fig. 3). The angular position of the upper frame 13 is fixed using two latches 20 symmetrically located relative to the object 7, inserted into the holes 21 of the bodies 22, fixed on the base 1, when the corresponding holes 23 in the sectors 24 of the upper frame 13 and the holes 21 of the bodies 22 are aligned. On the upper frame 13 installed eleven housings 19 in certain angular positions.

В корпус 19 установлена обойма 25 в виде полой трубки зафиксированной винтами 26, во внутренней полости которой расположен магнитометр 11, зафиксированный винтом 27 (фиг. 2).In the housing 19, a holder 25 is installed in the form of a hollow tube fixed by screws 26, in the inner cavity of which a magnetometer 11 is located, fixed by a screw 27 (Fig. 2).

К основанию 1 симметрично относительно объекта 7 прикреплены две плиты 28, в каждой из которых выполнены отверстия 29 для установки фиксатора 30 (фиг. 1).Two plates 28 are attached to the base 1 symmetrically relative to the object 7, each of which has holes 29 for installing the retainer 30 (Fig. 1).

Снизу поворотного кольца 5 установлен переходник 31 с двумя пазами 32, в которые вставляются фиксаторы 30 при совпадении с отверстиями 29 плит 28. Поворотное кольцо 5 фиксируется в трех положениях, соответствующих углу поворота: 0°, 90°, 270° (фиг. 5). К переходнику 31 симметрично относительно объекта 7 прикреплены две пластины 33 с отверстиями 34, предназначенными для поворота кольца 5 с установленным объектом 7 при помощи грузоподъемного крана (не показано).Below the pivot ring 5 is an adapter 31 with two grooves 32, into which the latches 30 are inserted in coincidence with the holes 29 of the plates 28. The pivot ring 5 is fixed in three positions corresponding to the rotation angle: 0 °, 90 °, 270 ° (Fig. 5) ... Two plates 33 with holes 34 are attached to the adapter 31 symmetrically with respect to the object 7, designed to rotate the ring 5 with the installed object 7 using a crane (not shown).

На расстоянии, много превышающем радиус R, равный расстоянию от точки 9 до центра измерительной системы 10 магнитометра 11, установлен второй магнитометр (не показано) для измерения компонент индукции геомагнитного поля, результаты измерений которого учитываются при измерениях, проводимых магнитометром 11.At a distance much greater than the radius R, equal to the distance from point 9 to the center of the measuring system 10 of the magnetometer 11, a second magnetometer (not shown) is installed to measure the components of the induction of the geomagnetic field, the measurement results of which are taken into account in the measurements carried out by the magnetometer 11.

Стенд работает следующим образом.The stand works as follows.

В исходном состоянии поворотное кольцо 5 и верхняя рама 13 установлены горизонтально и зафиксированы от поворота фиксаторами 30 и 20 соответственно, а нижняя рама 12 установлена вертикально вниз и зафиксирована фиксаторами 14.In the initial state, the pivot ring 5 and the upper frame 13 are installed horizontally and secured against rotation by the latches 30 and 20, respectively, and the lower frame 12 is installed vertically downward and fixed by the latches 14.

Объект 7 устанавливается в поворотное кольцо 5 и фиксируется при помощи крепежных элементов 6.Object 7 is installed in the pivot ring 5 and is fixed with fasteners 6.

Для изменения углового положения кольца 5 с объектом 7 вынимают фиксаторы 30. Затем за отверстия 34 одной из пластин 33 зацепляют грузозахватное приспособление (не показано) и с помощью крана (не показано) поворачивают кольцо 5 с объектом 7 на требуемый угол до совмещения пазов 32 переходника 31 с отверстиями 29 плит 28 (фиг. 5) для установки фиксаторов 30, фиксирующих необходимое положение кольца 5 с объектом 7.To change the angular position of the ring 5 with the object 7, the locks 30 are removed. Then, a load-gripping device (not shown) is hooked into the holes 34 of one of the plates 33 and, using a crane (not shown), the ring 5 with the object 7 is rotated to the required angle until the slots 32 of the adapter are aligned 31 with holes 29 of the plates 28 (Fig. 5) for installing the latches 30 fixing the required position of the ring 5 with the object 7.

Для измерения компонент индукции магнитного поля обойму 25 с магнитометром 11 устанавливают в корпус 19 нижней рамы 12 и фиксируют винтами 26. Затем регистрируют показания магнитометра 11, а после обойму 25 с магнитометром 11 вынимают и переставляют в следующий корпус 19, фиксируя винтами 26. Операция повторяется для всех требуемых корпусов 19 при заданном угловом положении нижней рамы 12. По завершению регистрации показаний магнитометра 11 во всех требуемых корпусах 19 нижнюю раму 12 поворачивают, вынув фиксаторы 14, в новое угловое положение, соответствующее углу поворота равному 18°, до совпадения необходимого отверстия 17 сектора 18 с отверстием 15 корпуса 16 для установки фиксаторов 14. После установки нижней рамы 12 в новое угловое положение повторяют операции по регистрации показаний магнитометра 11 в требуемых корпусах 19. По окончанию регистрации показаний магнитометра 11 нижнюю раму 12 аналогично поворачивают в угловое положение соответствующее углу поворота равному 342° и повторяют операции по регистрации показаний магнитометра 11.To measure the components of the magnetic field induction, the clip 25 with the magnetometer 11 is installed in the case 19 of the lower frame 12 and fixed with screws 26. Then the readings of the magnetometer 11 are recorded, and after the clip 25 with the magnetometer 11 is removed and rearranged into the next case 19, fixing with screws 26. The operation is repeated. for all required housings 19 at a given angular position of the lower frame 12. Upon completion of the registration of the magnetometer 11 readings in all required housings 19, the lower frame 12 is rotated by removing the clips 14 to a new angular position corresponding to a rotation angle of 18 ° until the required hole 17 coincides sector 18 with a hole 15 of the housing 16 for installing the clamps 14. After installing the lower frame 12 in a new angular position, repeat the operations to register the readings of the magnetometer 11 in the required housings 19. At the end of recording the readings of the magnetometer 11, the lower frame 12 is similarly rotated to the angular position corresponding to the angle of rotation equal to 342 ° and repeat operations to register the readings of the magnetometer 11.

По окончанию регистрации нижнюю раму 12 открепляют от верхней рамы 13, вынув фиксаторы 14, и поворачивают верхнюю раму 13, вынув фиксаторы 20, в угловое положение, соответствующее углу поворота равному 36°, до совпадения отверстий 21 корпусов 22 с соответствующими отверстиями 23 секторов 24 для установки фиксаторов 20. Затем аналогично предшествующему этапу измерения компонент индукции магнитного поля обойму 25 с магнитометром 11 устанавливают в корпус 19 верхней рамы 13 и регистрируют показания магнитометра 11 в каждом требуемом корпусе 19. После регистрации всех показаний верхнюю раму 13 аналогично поворачивают в следующее угловое положение, соответствующее углу поворота в диапазоне от 54° до 324°, регистрируя в каждом угловом положении показания магнитометра 11 во всех требуемых корпусах 19 верхней рамы 13.Upon completion of registration, the lower frame 12 is detached from the upper frame 13 by removing the latches 14, and the upper frame 13 is rotated, removing the latches 20, into an angular position corresponding to a rotation angle equal to 36 °, until the holes 21 of the bodies 22 coincide with the corresponding holes 23 of the sectors 24 for installation of clamps 20. Then, similarly to the previous step of measuring the components of the magnetic field induction, the holder 25 with the magnetometer 11 is installed in the housing 19 of the upper frame 13 and the readings of the magnetometer 11 are recorded in each required housing 19. After registering all the readings, the upper frame 13 is similarly rotated to the next angular position, corresponding to the angle of rotation in the range from 54 ° to 324 °, registering in each angular position the readings of the magnetometer 11 in all required housings 19 of the upper frame 13.

Таким образом, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленной группы изобретений следующей совокупности условий:Thus, the information provided indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed group of inventions:

- использование в области определения дипольного магнитного момента остаточной намагниченности и тензора магнитной поляризуемости слабо намагниченного объекта результатов измерений компонент индукции магнитного поля объекта в условиях отсутствия экранирования внешнего магнитного поля;- use in the field of determining the magnetic dipole moment of the remanent magnetization and the magnetic polarizability tensor of a weakly magnetized object of the results of measurements of the components of the magnetic field of the object in the absence of shielding of the external magnetic field;

- для заявленного способа и устройства в том виде, как они охарактеризованы в независимых пунктах формулы изобретения, подтверждена возможность их осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;- for the claimed method and device in the form as they are described in the independent claims, the possibility of their implementation is confirmed using the means and methods described in the application or known before the priority date;

- способно обеспечить повышение точности и достоверности измерений дипольных магнитных моментов остаточной и индуцированной намагниченностей при расширении функциональных возможностей.- is able to provide an increase in the accuracy and reliability of measurements of the dipole magnetic moments of the residual and induced magnetizations while expanding the functionality.

Следовательно, заявляемая группа изобретений соответствует условию «промышленная применимость».Consequently, the claimed group of inventions meets the condition of "industrial applicability".

Claims (4)

1. Способ определения дипольного магнитного момента остаточной намагниченности и тензора магнитной поляризуемости объекта, заключающийся в том, что объект фиксируют на стенде в центре сферической измерительной системы, магнитометром измерительной системы измеряют значения трех компонент вектора магнитной индукции в измерительных точках, расположенных на поверхности сферической измерительной системы, затем по полученным данным расчетным методом находят дипольный магнитный момент остаточной намагниченности объекта, отличающийся тем, что магнитометром измеряют три раза значения трех компонент вектора магнитной индукции в специально выбранных измерительных точках для каждого из четырех положений объекта в стенде, а также по одному разу до установки объекта в стенд и после его снятия со стенда, при этом удаленным магнитометром измеряют компоненты вектора магнитной индукции геомагнитного поля синхронно с измерениями на стенде, причем компоненты дипольного магнитного момента объекта определяют с использованием результатов измерений радиальных компонент магнитной индукции в измерительных точках при нахождении объекта в стенде, при этом учитываются измерения удаленного магнитометра и измерения радиальных компонент магнитной индукции при отсутствии объекта в стенде, а расчетный метод заключается в том, что для нахождения трех компонент дипольного магнитного момента объекта применяют интегрирование по поверхности сферы произведения радиальной компоненты индукции магнитного поля и трех сферических гармоник первого порядка, причем, используя кубатурную формулу для сферы, интегрирование по поверхности сферы заменяют суммированием с весами значений интегрируемой функции в специальных измерительных точках, при этом для четырех положений объекта в стенде используют систему координат объекта, в которой представляют вектор дипольного магнитного момента объекта для каждого его положения в стенде в виде суммы вектора дипольного магнитного момента остаточной намагниченности объекта и свертки тензора магнитной поляризуемости объекта с вектором магнитной индукции внешнего магнитного поля, решение полученной системы уравнений определяет компоненты вектора дипольного магнитного момента остаточной намагниченности и компоненты тензора магнитной поляризуемости.1. A method for determining the magnetic dipole moment of remanent magnetization and the magnetic polarizability tensor of an object, which consists in the fact that the object is fixed on a stand in the center of a spherical measuring system, the values of three components of the magnetic induction vector at measuring points located on the surface of the spherical measuring system are measured with a magnetometer of the measuring system , then, according to the data obtained by the calculation method, the magnetic dipole moment of the remanent magnetization of the object is found, characterized in that the magnetometer measures three times the values of the three components of the magnetic induction vector at specially selected measuring points for each of the four positions of the object in the stand, as well as once before installation the object into the stand and after its removal from the stand, while the components of the magnetic induction vector of the geomagnetic field are measured with a remote magnetometer synchronously with measurements at the stand, and the components of the dipole magnetic moment of the object are determined t using the results of measurements of the radial components of the magnetic induction at the measuring points when the object is in the stand, taking into account the measurements of the remote magnetometer and measurements of the radial components of the magnetic induction in the absence of the object in the stand, and the calculation method consists in the fact that to find the three components of the dipole magnetic moment of the object, integration over the surface of the sphere of the product of the radial component of the magnetic field induction and three spherical harmonics of the first order is used, and, using the cubature formula for the sphere, the integration over the surface of the sphere is replaced by summing the values of the integrable function at special measuring points with weights, while for four positions of the object in the stand, a coordinate system of the object is used, in which the vector of the magnetic dipole moment of the object is presented for each of its positions in the stand as the sum of the vector of the dipole magnetic moment of the residual magnetization of the object and the light of the magnetic polarizability tensor of an object with the magnetic induction vector of the external magnetic field, the solution of the resulting system of equations determines the components of the vector of the dipole magnetic moment of the remanent magnetization and the components of the magnetic polarizability tensor. 2. Способ определения дипольного магнитного момента остаточной намагниченности и тензора магнитной поляризуемости объекта по п. 1, отличающийся тем, что расчетный метод заключается в том, что в области, покрывающей объект, задается набор точек, являющихся узлами кубической сетки, при этом, выбирая произвольную пару точек и помещая в них диполи, находят дипольные моменты этих диполей, доставляющие минимум целевой функции, являющейся среднеквадратичным отклонением с весами разности расчетных и измеренных компонент индукции магнитного поля, причем весами являются обратные модули экспериментальных значений индукции магнитного поля, при этом перебором всех возможных пар точек находят пару точек, в которой реализуется абсолютный минимум целевой функции, и по найденной паре диполей определяют дипольный магнитный момент объекта, равный их сумме.2. A method for determining the magnetic dipole moment of the remanent magnetization and the magnetic polarizability tensor of an object according to claim 1, characterized in that the calculation method consists in the fact that in the area covering the object, a set of points are set that are nodes of a cubic grid, while choosing an arbitrary a pair of points and placing dipoles in them, find the dipole moments of these dipoles, which provide the minimum of the objective function, which is the root-mean-square deviation with the weights of the difference between the calculated and measured components of the magnetic field induction, and the weights are the inverse moduli of the experimental values of the magnetic field induction, while enumerating all possible pairs points, a pair of points is found at which the absolute minimum of the objective function is realized, and from the found pair of dipoles, the magnetic dipole moment of the object is determined, which is equal to their sum. 3. Способ определения дипольного магнитного момента остаточной намагниченности и тензора магнитной поляризуемости объекта по п. 1, отличающийся тем, что при проведении измерений на стенде без объекта магнитное поле в рабочем объеме стенда должно находиться в соответствующих контрольных пределах, при этом при проведении измерений на стенде с объектом и без объекта геомагнитное поле, контролируемое удаленным магнитометром, должно находиться в соответствующих контрольных пределах.3. A method for determining the magnetic dipole moment of remanent magnetization and the magnetic polarizability tensor of an object according to claim 1, characterized in that when measurements are taken on a stand without an object, the magnetic field in the working volume of the stand must be within the appropriate control limits, while when carrying out measurements at the stand with and without an object, the geomagnetic field monitored by the remote magnetometer must be within the appropriate control limits. 4. Стенд для реализации способа по п. 1, содержащий основание, платформу, измерительную систему и магнитометры, при этом объект зафиксирован на платформе, установленной на основании и расположенной в центре измерительной системы, образующей сферический объем радиуса R, а магнитометры установлены в измерительных точках поверхности сферического объема, отличающийся тем, что стенд для реализации способа содержит по меньшей мере один магнитометр, а основание выполнено в виде каркаса, на котором установлена платформа с помощью осей, на которых также установлена измерительная система, выполненная в виде рамы с расположенными на ней обоймами для крепления магнитометра, причем магнитный центр магнитометра при установке на раму совпадает с соответствующей измерительной точкой на поверхности сферического объема.4. A stand for implementing the method according to claim 1, containing a base, a platform, a measuring system and magnetometers, while the object is fixed on a platform installed on the base and located in the center of the measuring system, forming a spherical volume of radius R, and the magnetometers are installed at the measuring points surface of a spherical volume, characterized in that the stand for implementing the method contains at least one magnetometer, and the base is made in the form of a frame, on which the platform is installed using axes, on which a measuring system is also installed, made in the form of a frame with clips located on it for attaching the magnetometer, and the magnetic center of the magnetometer when mounted on the frame coincides with the corresponding measuring point on the surface of the spherical volume.
RU2020121001A 2020-06-18 2020-06-18 Method for determining a dipole magnetic moment of residual magnetisation and an object magnetic polarizability tensor and a test bench for its implementation RU2744817C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020121001A RU2744817C1 (en) 2020-06-18 2020-06-18 Method for determining a dipole magnetic moment of residual magnetisation and an object magnetic polarizability tensor and a test bench for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020121001A RU2744817C1 (en) 2020-06-18 2020-06-18 Method for determining a dipole magnetic moment of residual magnetisation and an object magnetic polarizability tensor and a test bench for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2744817C1 true RU2744817C1 (en) 2021-03-16

Family

ID=74874404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020121001A RU2744817C1 (en) 2020-06-18 2020-06-18 Method for determining a dipole magnetic moment of residual magnetisation and an object magnetic polarizability tensor and a test bench for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2744817C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114236437A (en) * 2021-12-15 2022-03-25 山东航天电子技术研究所 Unmanned aerial vehicle residual magnetism testing system and method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1064251A1 (en) * 1982-04-20 1983-12-30 Предприятие П/Я А-1742 Method of determination of dipole field source magnetic moment and application point coordinates thereof
RU2510512C2 (en) * 2008-06-23 2014-03-27 Майкроуэйв Вижн Device to determine magnitude related with electromagnetic radiation of tested object
WO2019057961A1 (en) * 2017-09-25 2019-03-28 Universitätsklinikum Jena Determining the dipole moment of macromolecules

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1064251A1 (en) * 1982-04-20 1983-12-30 Предприятие П/Я А-1742 Method of determination of dipole field source magnetic moment and application point coordinates thereof
RU2510512C2 (en) * 2008-06-23 2014-03-27 Майкроуэйв Вижн Device to determine magnitude related with electromagnetic radiation of tested object
WO2019057961A1 (en) * 2017-09-25 2019-03-28 Universitätsklinikum Jena Determining the dipole moment of macromolecules

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114236437A (en) * 2021-12-15 2022-03-25 山东航天电子技术研究所 Unmanned aerial vehicle residual magnetism testing system and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wynn et al. Advanced superconducting gradiometer/magnetometer arrays and a novel signal processing technique
CN109633491B (en) Calibration device and calibration method for installation error of full tensor magnetic gradient measurement system
CN109633490B (en) Calibration method of full-tensor magnetic gradient measurement assembly
Gang et al. Linear calibration method of magnetic gradient tensor system
CN113325353B (en) Magnetometer spatial attitude calibration method and system
Pang et al. Calibration of three-axis magnetometers with differential evolution algorithm
JP2012528304A (en) Method and apparatus for determining position by magnetism
CN108227005A (en) A kind of target positioning and recognition methods
CN110333536A (en) A kind of linear location algorithm of ranging
CN109725360A (en) One-point positioning method based on magnetic gradient tensor invariant
RU2744817C1 (en) Method for determining a dipole magnetic moment of residual magnetisation and an object magnetic polarizability tensor and a test bench for its implementation
Xu et al. Magnetic target linear location method using two-point gradient full tensor
CN109633540B (en) Real-time positioning system and real-time positioning method of magnetic source
Ge et al. A multiparameter integrated magnetometer based on combination of scalar and vector fields
CN109633541B (en) Magnetic source positioning device and magnetic source positioning method
CN112050799A (en) Distance measurement positioning method based on magnetic gradient tensor shrinkage ratio
Huang et al. Two-step complete calibration of magnetic vector gradiometer based on functional link artificial neural network and least squares
Chafi et al. Calibration of fluxgate sensor using least square method and particle swarm optimization algorithm
CN111504301B (en) Positioning method, device and system based on magnetic field characteristic vector
US6714008B1 (en) Gradiometric measurement methodology for determining magnetic fields of large objects
CN112649766A (en) Method and system for realizing cooperative magnetic target identification based on full-tensor magnetic measurement system
Pang et al. Integrated calibration of strap-down geomagnetic vector measurement system
Sui et al. Error analysis and correction of a downhole rotating magnetic full-tensor gradiometer
CN116299095A (en) Far-field total magnetic moment measuring method based on magnetic gradient full tensor
Hall et al. Decomposition of ferromagnetic signature into induced and permanent components