SU1064251A1 - Способ определени магнитного момента дипольного источника пол и координат точки приложени этого момента - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНОГО МОМЕНТА ДИПОЛЬНОГО ИСТОЧНИКА ПОЛ И КООРДИНАТ ТОЧКИ ПРИЛСЯКЕНИЯ ЭТОГО МОМЕНТА, основанный на измерении в каждой из трех выбранных точек пространства трех компонент вектора магнитной индукции, отличающийс .  тем, что, с целью повьанени  точности , измерений, одновременно измер ют магнитный момент дипольного источника пол , координаты точки приложени  этого момента к компоненты вектора однородного магнитного пол  по / местоположению указанных точек простt aHCTBa и измеренным компрнентам векторов магнитной индукции в этих точках , а затем ло каждой из найденных компонент воспроизвод т магнитное поле , равное по величине, но противоположное по направлению соответствующей компоненте вектора однородного магнитного пол , и по вновь измеренным компонентам векторов магнитной индукции в данных точках пространства и местоположению этих точек определ ют Магнитный момент дипол| ного источника пол , координаты точки прк)1ожени  этого момента и компо-j ненты вектора однородного магнитного (Л пол , при этом все три указанные точки выбирают в пространстве произвольно

Description

Изобретение относитс  к измерите ной технике и может быть использова но дл  опреде.лени  магнитного, момен та дипольнрго источника пол  и коор динат точки приложени  этого момент например, в геофизике дл  проведет ни  магнитно-разведочных работ, в судостроительной промышленности ;Дл  обеспечени  навигационного оборудовани , в медицине дл  диагностики и лечени  и . Известен способ определени  направлени  перемещени  источника магнитного пол , который позвол ет измерить составл ющие магнитного пол  в точке измерени  и по ним определить в упом нутой точке направление результирующего вектора магнитного пол , изменение которого указывает перемещение или изменение положени  источника, магнитного пол  ij . Однако указанный способ не обеспечивает возможности определени  как координат дипольного источника магнитного пол , так и магнитного момента данного источника. Известен также способ определе .ни  магнитного момента дипольнрго источника пол  и координат точ-/ ки приложени  этого момента, основа ный на измерении в каждой из четыре точек пространства, расположенныл н одной оси, трех компонент вектора магнитной индукции и одновременном определении сумм квадратов разностей компонент векторов магнитной ин дукции между двум  крайними указанными точками пространства, образующими одну пару точек наблюдени , и между двум  другими крайними указанными точками пространства,, образую щими вторую пару точек наблюдени , при вращении данной оси сначала в одной плоскости до получени  максимального значени  суммы квадратов ра эностей компонент векторов магнитной индукции между точками пространства одной из пар (например, первой) а затем вращение этой же оси в плоскости , котора  ортогональна первой плоскости вращени , до получений мак симального значени  суммы квадратов разностей компонент векторов магнитной индукции между точками пространства этой же пары (первой пары). В этом случае считают, что дипольный источник-днаходитг  ria указанной оси в.направлении от второй пары точек наблюдени  к первой, а рассто ние до этого дипольного источника определ ет из соотношени , св зывающего данное рассто ние до дипольного источника пол  с рассто нием между первой и второй парами точек наблюдени  и отношением сумм квадратов разностей компонент векторов магнитной индукции между точками простраиства первой и второй пары. Зна  направление на дипольный ..источник маг- нитного пол  и рассто ние до этого источника, а также значение разностей компонент векторов магнитной индукции между точками пространства первой и второй пар, определ ют компоненты вектора магнитного момента , данного дипольного источника 2 . Недостатком из.вестного способа  вл етс  низка  точность определени  направлени  на дипольный источник, что снижает точность определени  координат и магнитного момента данного дипольного источника.. Это обусловлено тем, что максимальное значение суммы квадратов разностей компонент векторов магнитной индукции между двум  точками пространства зависит не только от рассто ни  от точки наблюдени  до дипольного источника пол , но и от угла мезкду радиусом в.ектором дипольного источника и направлением вектора магнитного момента данного источника. Кроме того, способ характеризуетс  низкой точностью определени  разности компонент векторов магнитной индукций дипольного источника пол , обусловленна  вли нием сильного однородного магнитного пол , например гес 1агнитного, на магниточувствительные преобразователи, и низкой точностью определени  рассто ни  до дипольного источник пол , обусловленной конечными линейными рассто ни ми между каждой парой точек . Так, лри рассто нии от дипольного источника пол  до одной из упом нутых четырех выбранных точек пространства, соизмеримом с рассто нием между точками пространства одной из пар, погрешность определени  магнитного момента дипольного источника пол  и координат точки приложени  этого момента может-быть более , 100%.: Цель изобретени  - повышение точности определени магнитного момента дипольного источника пол  и координат точки приложени  этого момента. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу определени  магнитного момента дипольного источника пол  и координат точки приложени  этого момента, основанному на измерении в калдой Из трех эыбраиных точек пространства трех компонент йектора магнитной индукции,одновременно .измер 1от магнитный момент дипольнюго источника пол , координаты точки приложени  этого момента и компоненты вектора однородного магнитного пол  по местоположению указанных точек пространства неизмеренным компонентам векторов магнйтнойииндукции в этих точках, а затем по каждой из найденных компонент воспроизвод т магнитно пол, равное по величине, но противо положное по направлению соответствую щей компоненте вектора однородного магнитного пол , и по вновь измеренHfcjM компонентам векторов магнитной индукции в данных точках пространства и местоположению этих точек определ ют магнитный момент дипольнбго источника пол , координаты точки при ложени  этого, момента; и компоненты вектора однородного магнитного пол , при-этом все три указанные точки, выбирают в пространстве произвольно. Измерение трех компонент вектора магнитной индукции в каждой из трех произвольно выбранных точках пространства позвол ет определить направление векторов магнитной индукции в указанных точках, . Задаютс  начальные услови , в частности координаты дипольного источника пол , например, на направ лении вектора магнитной индукции в первой точке пространства. По начал ным услови м и измеренным компонентам .векторов магнитной индукции.лв первой и второй точках пространства определ ют компоненты вектора однородного магнитного пол . За- тем измен ют масштаб измеренных ком понент векторов магнитной индукции . в указанных точках- пространства с учетом исключени  компонент вектора однородного магнитного пол , т.е. измен ют масштаб -векторов магнитной индукции в данных точках пространства и осуществл ют поворот этих векто ров на один и тот же угол. После -ЭТОГО определ ют вектор магнитной индукции в третьей точке пространства и  равнивают его по величине и направлению с вектором магнитной индукции, полученным по измеренным компонентам в этой же точке пространства . В результате сравнени  получают разностный вектор магнитной индукции, который определ ет погрешность, обусловленную .выбором начальных параметров (рассто ние до дипольного источника и направление на него), методом минимизации умень шают разностный вектор, приближа  тем самым определ емые параметры .Направление на дипольный. источник пол , рассто йие до него и компонен ты вектора однородного магнитного пол ) к истинным. Одновременно с,на хождением координат дипольного исто ника пол  (точки приложени  дипольного магнитного момента) и компонен вектора однородного магнитного пол  определ ют и компоненты вектора маг нитного момента, дипольного источника . При в каждой из тгрех указанных точек пространства по каждрй из найденных компонент однородного магнитного пол  воспроизвод т магнитное поле, равное по величине, но противоположное по направлению соответствующей компоненте вектора однородного магнитного пол , т.е. в каждой из указанных точек пространства осуществл ют автокомпенсацию вектора однородного магнитного пол . Это позвол ет повысить точность измерени  параметров магнитного пол , созданных дипольным источником на фоне указанного однородного пол , например геомагнитного, которое часто значительно больше пол  дипольного источника в -выбранных точках, что обеспечивает повышение точности определени  магнитного момента данного источника и координат точки приложени  этого момента. На фиг.1 изображены точка приложени  дипольного магнитного момента, представленного в виде компонент, и три точки пространства, в каждом из которых измер ют три компоненты вектора магнитного пол , ,на фиг.2 структурна  схема устройства дл  осуществлени  предлагаемого способа. Согласно способу (фиг.1) в точке 1 пространства измер ют- компоненты вектора магнитной индукции В , Вц, Bj , в точке 2 пространства - компоненты вектора магнитной индукции BXJ jz Bj.j и в точке 3 пространства - компоненты вектора магнитной индукции BX, Bij, В,;.,. Дипольный магнитный момент источника пол ,, представленный в виде компонент : Мх, М, Mj-, приложена , в точке А с координатами. Xo,iojbo Составл ющие вектора магнитной индукции в трех точках пространства можно представить как функцию производных магнитнь1Х потенциалов по координатам в точках 1-3 пространства и компонент вектора однородного магнитного пол  . ах ., ,-р.о1.в в.... 8гГ-То| в Вп-,, В,.-|и,Д±%в

e:,. ,

где (fi 1 (f3 скал рные магнитные потенциалы в трех точках прос транства,: кажда  из которых  вл етс  функцией магнитйого момента и координат ДИПОЛЬНОГО

источника пол ;

,0 и/м- магнитна  посто нна  Вц , компоненты, вектора

однородного магнитНОГО ПОЛЯ.

Система этих дев ти уравнений с дев тью неизвептньлии имеет однозначное решение, т.е. кгокда  компонента магнитного момента, кажда  координата точки приложени  этого момента и кажда  компонента однородного магнитного пол  имеют одно действительное значение.

Способ может быть реализован, например, при помощи устройства (фиг,2), состо щего из трех трехком понентных магнитометрических (например , ферромодул ционных) преобразователей 4-6, местоположение (координаты ) которых известно в пр Моугольной системе координат ОХYl , трех электронных блоков 7-9 и вычислительного блока 10, определ ющего компоненты магнитного момента дипольНОГО источника пол  в точке 11, коор динаты точки приложени  этого момента и компоненты однородного магнитного пол  помехи. При этом каждый электронный блок состоит из избирательного усилител , синхронного детектора , схемы отрицательной обратно св зи и генератсфа переменной ЭДС.

Вькод преобразовател  4 подключен к блоку 7, выход преобразовател  5к блоку 8 и выход преобразовател  6 - к блоку 9. Первый выход блока 7 подключен к входу вычислительного блока 10 и к первому входу преобразовател  4, первый выход блока 8 подключен к входу вычислительного блока 10 и к первому входу преобразовател  5, первый выход блока 9|подключен к входу вычислительного блока 10 |и к первому входу преобразовател  6. Второй выход блока 7 подключен к второму входу преобразовател  4, вто рой выход блока 8 - к второму входу преобразовател  5-й второй выход блока 9 - к второму входу преобразовател  6. Выход блока 10 подключен к третьему .входу каждого из преобразователей 4-6.

Устройство дл  осуществлени  способа работает следующим образом. , На вторые входы преобразователей U-6 подаютс  соответственно с блоков

7-9 переменные ЭДС, возбуждающие эти преобразователи. В результате этого на выходе каждого из преобразователей 4-6 по вл ютс  три ЭДС второй гармоники, кажда  из которых пропорциональна одной из трех компонент магнитного пол , созданного моментом ДИПОЛЬНОГО источника пол , приложенного в точке 11, и однородным магнитным полем, например геомагнитным . Выходной сигнал с .преобразовател  4 усиливаетс  и детектируетс  в блоке 7, а затем подаетс  на вход вычислительного блока 10 и на первый вход преобр513овател  4, обеспечива  отрицательную обратную св зь по измер емому сигналу. Выходной сигнал с преобразовател  5 усиливаетс  и детектируетс  в. блоке 8, а затем подаетс  на вход вычислительного блока 10 и на первый вход Преобразовател  5, обеспечива  отрицательную св зь по измер емому сиг налу. ВЫХОДНОЙ сигнал с преобразовател  6 усиливаетс  и детектируетс  в блоке 9, а з.атем подаетс  на вход вычислительного блока 10 и на первый вход преобразовател  6, обеспечива  отрицательную обратную св зь по измер емому сигналу. В вычислительный блок 10 ввод т данные о местоположении преобразователей 4-6. Координаты преобразователей 4-6 могут быть введены в блок Ю в виде посто нных напр жений. По измеренным дев ти компонентам магнитной индукции и известным координатам преобразователей 4-6 (точек наблюдени ) в блоке 10 осуществл етс  определение компонент магнитного момента Mj, My, М дироЛьн.ого источника пол  ,. координат Хо , Jo 2о точк приложени  этого компонента и компонент 8j(, By , BZ однородного магнитНОГО . сГ выхода вычислительного блока 10 сигналы, пропорциональные значени м &, By , В обратной пол рности, поступают на каждый из преобразователей 4-6, осуществл   автокомпенсацию одиаррп НОГО магнитного пол  в объеме каждого из этих преобразователей, что увеличивает более чем на пор док отношение пол , созданного диполйным источником, к остаточному (полю недокомпенсации ) однородному магнитному полю Земли или однородному магнитном полю помех, измер емых .данными прёобразовател ми . Следовательно, увеличиваетс  более чем на пор док точ- ности определени  MX Мц, М-,, х, УО 2о / BK В(, Bg .

Согласно предлагаемому способу в отличие от базового объекта измер ют в. трех точках пространства компоненты магнитной индукции, а не 1пространственные производные в точке наблюдени . Поэтому при предлагаемом способе отсутствует погрешность определени  пространственных производных магнитного пол , котора  обусловлена конечньти размерами

рассто ний между точками измерени , что повышает точность определени  магнитного кюмента дипольиого источника пол  и координат точки его приложени .

Mt

Claims (1)

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНОГО МОМЕНТА ДИПОЛЬНОГО ИСТОЧНИКА ПОЛЯ И КООРДИНАТ ТОЧКИ ПРИЛОЖЕНИЯ ЭТОГО МОМЕНТА, основанный на измерении в каждой из трех выбранных точек пространства трех компонент вектора магнитной индукции, отличающийся тем, что, с целью повьипения точности. измерений, одновременно измеряют магнитный момент дипольного источника поля, координаты (put. 1 ния этого момента к компоненты вектора однородного магнитного поля по местоположению указанных точек пространства и измеренным компрнентам векторов магнитной индукции в этих точках, а затем по каждой из найденных компонент воспроизводят магнитное поле, равное по величине, но противоположное по направлению соответствующей компоненте вектора однородного магнитного поля, и по вновь измеренным компонентам векторов магнитной индукции в данных точках пространства и местоположению этих точек определяют Магнитный момент дипольного источника поля, координаты точки приложения этого момента и компоненты вектора однородного магнитного поля, при этом все три указанные точки выбирают в пространстве проиэточки приложе- вольно го tn