SU1092454A1 - Устройство дл измерени градиента магнитного пол на море - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕН1-1Я ГРАДИЕНТА МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА МОРЕ, содержащее два идентичных магниточувствительных датчика (МЧД I с блоками формировани  сигнала, размещенных в раздельных буксируемых немагнитных гондолах, два частотомера, подключенных первыми входами к выходам соответствующих МЧД, последовательно соединенные блоки вычислени  градиента и вьшода информации, подключенные первыми и вторыми входами к выходам соответствующих частотомеров , кварцевые часы, подключенные выходами к третьим входам блоков вычислени  градиента и вьшода информации , блок синхронизации, подключенный входом к выходу кварцевых часов и выходами - к вторым входам частотомеров , а также рехчютратор, подключенньп к выходу блока вывода информации , отличающеес  тем, что, с целью поныглени  точности измерени  в море, в него дополнительно введены генератор зондирующих импульсов с управл емым импульсным пневмоизлучателем , три пьезонриемника давлени , два из которых установлены в буксируег-5ых гондолах, а третий жестко укреплен на п;танге под кормой корабл , усилитель и блоки измерени  вертикальной и горизонтальной базы, причем вход генератора зондир пощих импульсов соединен с выходом блока О е синхронизации, а выход подключен ко входу управл емого импу.чьсного пневмоизлучател , выходы пьезоприемников давлени  соединены со вторыми входа и блоков форми11Ова1П1  сигнала, вторые выходы которых подключены соответственно к нерзым и вторым входам блоков измерени  ве;пикальной и горизонтальной багзы, третьи RXOды блоков измерени) вертикальной и ю горизонтальной базь: сселлшс-пы через усилитель с выходом третьего пьезо:л приемника давлени , четвертые входы этих блоков подюпочены к одному из выходов кварцевь Х часов, выходы же этих блоков соединенЕ 1 с четвертыми входами блоков ггьпислени  Градггента и вывода информпнии.

Description

Изобретение относитс  к гес)физическому приборостроению и может 6biTj7i использовано в устройствах при морской геомагнитной съемке

Известно устройство ;щ  измерени  градиента мзгнитиого пол  на море, содерлсащее две гондолы, внутри которых размеп1,ены маг иточувствит8льные датчики (МЧД I с блоками формировани  сигнала. При этом 1ондолы закреплехлы в двух разнесенных; точках пространства с применением жесткой базы, т.е. буксируемые немагнитные гондолы установлен на фиксированно - рассто нии одно от д,ругой Г,,

Недостатки известного устройства заключаютс  в том что база измерени  огранкчена, система довольно громоздка, сложна методкка спускоподъемных работ„

Наиболее близким техни геским ре- пением к изоб етени;о Я1;л етс  устройство дл  намерени  градиента магнитного пол  на море;, содерлсащее д.вгг  денти ных МЧД г. блоками фop иpoвaни  сигна,г1а, размещенных в раздельных буксируе 1Ь х нема1ЧП1гных гонх;олах два час отомеоа, пo ;;кл lчeнньix л:::р вымн зходал-« к выходам соответствуюцдах МЧД;. последовЕт-ельно соедиь еннь е блоки .вь числет и  1ра;п-е1гта и вьпзода информации,, iK),i:i.Kj;T34eHHb e первыми и чторыхПл входами к вь ходам соответствующих частотомеров, кварцевые часы, подкл1оченн ле выходами к третьим входам блоков вычислени  градиента и вьшода информации., блок син;;ронизации подключген - ый вxoдo к выходу кварцевых часов и ныхо/дами - к вторыт- входам часпотомер л-,, а также ре 1нстр тор. подключенный к выводу блока вывода информаи,,

Такое уст1)ойство псзволугет измер ть вертика.а.ьный или горизеьталькый 1радиент магь итно1 о пол  в двух разj-;€C-ei:Hb x точках простратгства с применением нежеЬткой базы, когда ке гагнитпые Голдо;;ы буксиру отс  за : оpa6jieM на гибких кабел х Г2,

Даиное устройство характеризуетс  г:едостато7-;ной точность а измерений, Сбусдговленно тем, что нри переме - кых услови х буксировки, завис щих, каггрилер, от величины и наирэвлени  но.чнен  , скоростиЪуксировки и рыс-кани  гондол, база измерени  1- зме1:е и  погре  ность, Bej- i-i4HHa кот.орой пр мо пропсрдионально завис -гг от ве- , :)ичины В 1:бранной 1тзм1;ре1;и .

Дель изобретени  повьпиение точности измерени  в море.

Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство дл  измерен11  градиента магнитного пол  на море, содержащее ддза идентичнь Х МЧД с блоками формировани  сигнала, разме ценных в раздельных буксируемых немагнитных гондолах, два частотомера, подключенных первььми входами к вьгходам соотзетствута 1;их МЧД, последовательно соединенн з1е блоки Вычислени  градиента и вывода информации, подключенные нервы.ми и вторыми входами к вь ходам соответствугаш.их частотомеров, кварцевые часы, нодкл оченнь е выходами к чретьиг- входам блоков вычислени  гралц- €н:та и вывода И ф-opмaции5 блок си хронизации, 1 ОД -слюченнь Й входом к ,у квар.;.евых часов и выходамик вторь; : входам частотомеров 5 а также ре;-истратор, подключенньгй к выходу блока вьвода информации, допол .интел,но введены генератор зоьщирующих импульсов с управл емым импульсным 1и;евмоизлучателем,. три пьезопркемиика давлени , дд5а из которь х установлены в буксируемых гондолах, а 1ретий жестко у ;рспле1 на штанге иод кормой корабл , усилитель и блоки измерени  вертикальной и горизонтальной базы, причем вход генератора зонл1,ирую1дих импуопзсов соединен с выходом блока синхронизации, а Шзйход подкл очен ко входу управл емого импульсного пневмоизлучател , выход г1 пьезонриемникоБ давлени , соедине ы со вторыми входами блоков формировани  сигнала, вторые выходы которь:х подключены соответственно к и вторым вход,ам блоков измерени  вертикальной и горизонтальной базь, третьи блоков измерени  вертикальней и горизонтальной базь соедипень через усилитель с выходом третьего пьезоприемника давлени , четвертые входы этих блоков нодключень к одному из выходов кпа,рцевьп: часов, выходы же. этих блог коз соединены с четвертьа-ш входами блоков вывода информации и вычислени  градиента.

На фиг,I приведена блок-схема лредлагаемого устройства; на фиг,2измерение горизонтального градиента , когда гондолы буксируютс  на одном горизонтальном уровне; на фиГоЗ - то л-се,. когда гондолы буксируютс  на разных горизонтальных 3 yiJOBHHx; nfl 4иг. - то же, К.ч д: гондолы буксируютс  на разнь х г-оризонтальных уровн х, но расположен на одной вертикали. Устройство содержит две немагнит ные буксируемые гондолы 1.1 и 1.2 с расположенныг-ш внутри пьезоприемниками 2.1 и 2.2 давлени  и МЧД 3.1 и 3.2 с блоками 4.1 и 4.2 формирова ни  сигнала соответственно, Немагнитные гондолы 1.1 и 1.2 бу сируютс  при помощи кабелей 5.1 и 5.2 за кораблем, на котором расположены два частотомера б и 7, блок 8 синхронизации, кварцевые часы 9, блок О вычислени  градиента, блок 1 вывода информации и регистратор 12, Блок 8 синхропизац р; соединен со входом Г8нера1ора 13 soiyyipyiciiiiix импульсов, выход которого подключен ко входу управл емого ппезмоизлучател  14. Блокн 4,1 и 4.2 формировани  сигнала установленные в иег.:агпн ных гондолах J.1 и 1.25 соединены с помощью кабелей 5,1 и 5.2 со входам блока 15 измерени  горизонтальной базы, другие входы которых подключе ны через усилитель 17 к третьему пь зоприемнику 18 давлени , укрепленному на штанге под кормой корабхг , и к выходу кварцевых часов 9, а выходы этих блоков подключены к соответствующим входам блока 10 вычислени  градиента к блока 1I вывода информации. Устройство работает следующим образом. По команде с блока 8 синхронизации , генератор 13 зондирующих импульсов вырабатывает.импульс ультра звуковой энергии определепиай длительности , который при помощи управ л емого пневмоизлучател  14 излучаетс  в -море. При этом возникает пр ма  акустическа  волна, фронт которой распростран етс  во все сто роны от излучател  с некоторой скоростью V и в момент прохождени  пье зоприамника 18 давлени  наводит в нем сигнал, который формируетс  уси лителем 17 и поступает на один из входов блоков 16 и 15 измерени  вер тикальной и горизонтальной базы, вы рабатыва  команду на начало поступлени  частоты опорного генератора с кварцевых часов 9 на другой вход этих же блоков. При прохождении фронтом пр мой волны установлегшык гондолах 1.1 и 1,2 пьезоприемников . 2 давлеи Я г, них нлиод тс  сигналы, которые усиливаютс  соответствующими блоками 4.1 и 4.2 форм1;ровани  сигнала н поступают через кабелн 5.1 и 5.2 на соответствуюгщш входы блока 15 измерени  горизонтальной базы. При этом на выходе блока 15 формируетс  кодовый сигнал, соответствуюиш рассто нию от корабл  ДО каждой из 1ондол 1.1 и t.2 н гор11зоь:тально; базе между ними. При отражении излученного управл емьм пневг-юизлучателен S4 импульса ультразвуковой энергии от дна мор  возникает отраженна  волна,, фронт которой, достига  немагнитных гондол 1 , ;.( ., 2 , ;:п1одкт и пьезоттрием- инках 2.1 и 2,2 , сигналь.. KOjopi.ia iCLcn J Kji;;; -.. i i; 4,,; фсг);-;иpo )3ai-i4H t-Hri-i;vi;a н XctOejui 5,1 и 5.2 иоступают Uci coo : ветствуиЦке 3x0,41-; блсччЯ i6 ii3Meiit4H .-leu Г|1;-(; пьн;1Й oa3bi . РЬ ХП71С .-. блока формлруетс  кодоБ;,г1 cnriii-ji. сиответCTByioiu .riu i/aci.j..) or дна морл .u,o ка оюл из f:.КсируеЬх нема: нмтньХ roit;io:i 1.1 ji i г-   Бе;пик; пьной блзо ними. Oц;;o :pe :cIгг прсисходш- изг-гсренис магнитного пол  3 и 3.2,смг талы от когорых через другой вход Ojjoков 4.1 и 4.2 фогмировани  сигнала, каиоли 5.) и 5- поступаю. Fa :.:;олД частотоме1 оп б :; 7, та ;;ьгход х ксторых чоргзиру;; ;. -i THJ., cooi ystrrc ;- ЕУЮЩИС iiLir;upc;ii;bu-: siia citiM;-, Mariiirriioio ПОЛЯ i . ,yyx точках пространства. По ком.пгде, выргсатываемой кварцевыми час;1:-1и Ч смгнрп/. С 3:оумироваи.чмс на иьходах гсмопо 6 г; 7 ч Уло-KOJ3 г5 и 16 ;::КУ-С -;;- го;31:зоигал.-ной и 1зс;р-;-;и.;о 1ь::и;; . иостул; ;зг ка соотвс 1г.1)зЮ111,1-1е блока i С грздк ;.Ч1га. где прмис.чодит пычисленмс гс рл и гплзчого i: всртика. рпди,;;:тг i;irjnr :TC -fпол  г.С::ду .:: гик.:-:::1 ;;,)С::7;;а:;сг-в3 .. иолучси ibi;j .;iiiir;..ir- /jOi,.i-iiciWr да.лее н.-- блок 1 :з1 изо;ла инп:) Блек ВЫЯПД;.: ИЧ(;:ОП: ;1Т Г -И }ip,4Pл ет работой рсг; стрптора 12, который фиксир ч:т с ;едук)п:д:с 1:з:-;ере иыс да;-;кь;ео вертикал;. и гори-.-юнт.-1ль Градиепт мапгргного пол  между диу:- : точками просгракс: iia ,, ь;олуд Ь магнитногс г л;ч,до1 из ртих точек, BejiH niJiy :(.;.--ь;ь й п го риз тнтальиой г-:с;х.-;,у гопдола);;;, рассто ние л1сж.:1у .орлилем н каж-юй

из гондол, глубину мор  и значени  текущего времени измерений.

При измерении горизонтального Градиента фиг,2) момент прохождени  фронта пр мой волны регистрирует сначала перва  1.1, а затем и втора  1.2 буксируемые гондолы. База между гондолами определ етс  из выражени 

(r,-r, ,

-2- -1/ (Я где т и т - соответственно времена регистрации пр мого импульса ультразвуковой энергии пьезодатчиками 2.1 и 2.2 первой и второй гондол 1. и 1,2 соответственно. Горизонтальный градиент в этом случае между двум  точками вычисл етс  из выражени  G, ()

(2)

где В и В,, - значени  пол , синхронно зафиксированные МЧД в двух точках пространства .

Через некоторый промежуток времени Т,, пьезоприемники 2.1 и 2.2 давлени д установленные в гондолах, фик ,сируют прохолсцение фронта отраженной волны, при этом по вл етс  возмолгность определить глубину мор  из соотношени  „

и . (3)

При различном заглублении буксиру емых гондол (фиг.З I и измерении горизонтального градиента база между эт1даи гондолами определ етс  из выраи ни 

Г г2 Urr-r -r I . (4

где Т - разность времен регистрации фронта отраженной волры между пьезодатчиками 2.1 и 2.2 гондол 1.1 и 1.2 соответственно .

Определе1-1ие базы при измерении . вертикального градие1гта в двух точках (фиг.41 следует из выражени  ДЬ У,(5)

Из геометрических расчетов следует , что дл  вынодп гондол в вертикаль необходимо варьировать длину кабелей i образом, чтоб1 вре1092454

мена регистрации ф1)о11та пр мой волны первой и второй гондолами удовлетвор ли соотношению

rF

2. 4

4 Градиент магнитного пол  двум  точками в этом случае л етс  из выражени  ,

uV8i

ЧЧ

В

Точность измерени  базы градиентометра тем выше, чем меньше длительность tp излучаемого 1 мпульса ультразвуковой энергии, и определ етс  из

выражени 

. V

(8)

Л8 t,-|Величина fr, у современных эхолотов , например, колеблетс  в пределах 10 - , что позвол ет иметь разрешающую способность при измерении рассто ни  на море 0,75050075 м соответственно и повысить точность измерени  градиента магнитного пол  в 5-10 раз особенно при использовании базы измерени  л€ 100 м.

Таким образом, использование Предлагаемого устройства позвол ет исключить погрешность измерени  градиента магнитного пол , св занную с наличием переменных услозэий буксировки , пестабильпостью базы измерени  и рысканием гондол, за счет точного определени  базы в каждый момент измерени . При этом возмохаю упрощение методики измерени  градиента магнитного пол  на море, применение при измерени х базы любой длины и повьшюпие скорости буксировки .

Кроме того, дополнительно получают в цифровой форме даньгые о глубине мор , жестко синхронизированные по времени с измеренными значени ми градиента пол  ме еду точками и значени ми магнитного пол  н этих к ах.

Реализаци  устройства может осуществл тьс  на базе магнитометров, нгшример, с квантовыми, протонньши или феррозондорыми датчиками, установленными в буксируемых гондолах совместно с: пьезоприемниками давлени , n;iпример, Г ДС-21

е

I

/

со

t

/Ч

CSI

t

Sci

bf

t

Т

(S«

±.

Г

г

$b

61

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГРАДИЕНТА МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА МОРЕ, содержащее два идентичных магниточувствительных датчика (МЧД I с блоками формирования сигнала, размещенных в раздельных буксируемых немагнитных гондолах, два частотомера, подключенных первыми входами к выходам соответствующих МЧД, последовательно соединенные блоки вычисления градиента и вывода информации, подключенные первыми и вторыми входами к выходам соответствующих частотомеров, кварцевые часы, подключенные выходами к третьим входам блоков вычисления градиента и вывода информации, блок синхронизации, подключенный входом к выходу кварцевых часов и выходами - к вторым входам часто томеров, а также регистратор, подключенный к выходу блока вывода информации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в море, в него' дополнительно введены генератор зондирующих импульсов с управляемым импульсным пневмоизлучателем, три пьезоприемника давления, два из которых установлены в буксируемых гондолах, а третий жестко укреплен на штанге под кормой корабля, усилитель и блоки измерения вертикальной и горизонтальной базы, причем вход генератора зондирующих импульсов соединен с выходом блока синхронизации, а выход подключен ко входу управляемого импульсного пневмоизлучателя, выходы пьезоприемников давления соединены со вторыми входами блоков формирования сигнала, вторые выходы которых подключены соответственно к первым и вторым входам блоков измерения вертикальной и горизонтальной базы, третьи входы блоков измерения вертикальной и горизонтальной базы соединены через усилитель с выходом третьего пьезоприемника давления, четвертые входы этих блоков подключены к одному из выходов кварцевых часов, выходы же этих блоков соединены с четвертыми входами блоков вычисления градиента и вывода информации.

   ΐ 092454