SU1347063A1 - Устройство дл измерени слабых геомагнитных полей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к геофизическому приборостроению, в частности к магнитометрам, предназначенным дл  измерени  посто нных геомагнитных полей, и может быть использовано дл  регистрации в движении локальных аномалий главного магнитного пол  Земли, создаваемых неоднородност ми нерудной природы. Целью изобретени  . л етс  повышение эффективности регистрации в движении слабых магнитных аномалий главного магнитного пол  Земли и повышение точности измере- ни . С этой целью в устройство введен симметричньш синхронный детектор с сумматором, выполненный по двухтактной схеме, вход которого соединен с выходом избирательного усилител , а выход - с фильтром низких частот. Применен задающий кварцевый генератор с триггерным делителем частоты на интегральных микросхемах. Последовательно и встречно измерительной обмотке феррозонда подключен компенсатор магнитного пол , выполненньй по схеме стабилизатора тока с токовым зеркалом с применением дифференциальной пары транзисторов, выполненных на одной подложке. Синхронный детектор выполнен по компенсационной схе- ;ме на усилителе с коммутацией перемены знака выходного напр жени . 2 3.п. ф-лы, 3 ил. (Л со 4: О О5 ОО

Description

Изобретение относитс  к геофизи- | ческому приборостроению, в частности к магнитометрам., предназначенньм дл  измерени  посто нных геомагнитных полей и может быть использовано дл  регистрации в движении локальных аномалий главного магнитного пол  Земли, создаваемых неоднородност ми нерудной природы.

Цель изобретени  - повышение эффективности регистрации в движении слабых магнитных аномалий главного магнитного пол  Земли (МПЗ), повышение точности измерени  J, чувствительности и термостабильности, быстродействи  и помехоустойчивости, а также расширение диапазона измерений.

На показана струк:турна  схема предлагаемого устройства; нафиг. розондовом датчике сигнал поступает

на вход избирательного усилител  6, в котором частично выделенный полезный сигнал усиливаетс  и поступает на вход симметричного синхронного 25 детектора 7, выполненного по компенсационной схеме на усилителе с коммутацией перемены знака выходного Напр жени , Использование синхронног симметричного детектора 1, выходным каскадом которого  вл етс  суг матор 8э позвол ет обойтись без избиратель ных схем, внос щих фоновые искажени  в полезный сигнал, уситыва  пол рность внешнего магнитного пол .

график изменени  вертикальной составл ющей магнитного пол  Z по исследуемому профилюj на фиг.З - геологический разрез месторождени  карбонатного сырь . ,

Устройство содержит последовательно соединенные задающий кварцевый генератор 1, триггерный делитель 2 частоты, усилитель 3 мощности, фильтр 4 первого пор дка, феррозондовый датчик 5, избирательный усилитель 6 симметричный синхронный детектор 7, сумматор 8, фильтр 9 низких частот (интегратор),, индикатор 10, самопишущий прибор 11, компенсатор 12 маг- нитного пол .

На фиг.2 прин ты обозначени ; фоновые значени  13 магнитной индукции вертикальной составл ющей экстремальные значени  14 магнитной индукции j а на фиг.З - тектоническое нарушение 15, суглинки 16, известн к 17

Устройство работает следующим образом .

Задающий генератор 1 выполнен по обычной схеме на инверторах,, выведенных в линейный режим, в котором частота генерации стабилизирована кварцевым резонатором, настроенным на частоту 160 кГц. Триггерным делителем 2 частоты, на интегральных микросхемах формируютс  сигналы пр моугольной формы частотой 10 и 20 кГц. Транзисторный усилитель 3 мощности необходим дл  раскачки достаточного по величине тока в возбуждающих обмотках феррозондового датчика.

Сформулированный делителем 2 частоты сигнал пр моугольной формы час

тотой 10 кГц усиливаетс  2-х тактным усилителем 3 мощности и поступает на пассивный R-L-C фильтр 4 первого по- р дка с бесконечно узкой полосой пропускани  на частоте 10 кГц. В блоке фильтров 4 происходит преобразование формы сигнала частотой 10 кГц из пр моугольной в синусоидальную, близкую

к резонансной частоте феррозондового датчика 5, работающего на этой частоте . В измерительной обмотке феррозондового датчика, который  вл етс  активньЕМ индукционным преобразователем , при наличии посто нного геомагнитного пол  возникает ЭДС удвоенной частоты (20 кГц), Эта частота пропорциональна разности измер емого магнитного пол . Преобразованный в феррозондовом датчике сигнал поступает

на вход избирательного усилител  6, в котором частично выделенный полезный сигнал усиливаетс  и поступает на вход симметричного синхронного детектора 7, выполненного по компенсационной схеме на усилителе с коммутацией перемены знака выходного Напр жени , Использование синхронного симметричного детектора 1, выходным каскадом которого  вл етс  суг матор 8э позвол ет обойтись без избирательных схем, внос щих фоновые искажени  в полезный сигнал, уситыва  пол рность внешнего магнитного пол .

Питание симметричного синхронного детектора осуществл етс  симметричным сигналом пр моугольной формы (меандром) частотой 20 кГц, сформулированным триггерным делителем 2 частоты через цепи согласовани  уровн  ТТЛ с уровн ми управлени  электронными ключами. Последние выполнены на полевых транзисторах. Продетектиро- ванный полезный сигнал (втора  гармоника ЭДС феррозонда) симметричным синхронным детектором 7, выходным каскадом которого  вл етс  су шатор 8, учитывающий пол рность внешнего геомагнитного пол , поступает на вход блока фильтров 9 низких частот (ФНЧ второго пор дка). В фильтрах 9 выдел етс  посто нна  составл юща  полезного сигнала, котора  регистрируетс  индикатором 10 и самописцем 11.

55

Сигнал ЭДС на сумматоре 8 всегда пропорционален измерению геомагнитного пол t Поэтому самописец 11 и индикатор 10 регистрируют изменени  посто нкой части естественного геомагнитного пол .

С целью компенсации внешнего МПЗ используетс  компенсатор 12 внешнего магнитного пол , выполненный по схеме стабилизатора тока с токовым зеркалом , с применением дифференциальной пары транзисторов, включенных последовательно и вторично к измерительной обмотке феррозондового датчика 5. В компенсаторе МПЗ предусмотрены независимые ступенчата  и плавна  регулировки . Использование компенсатора МПЗ позвол ет феррозондовому датчику посто нно находитьс  на нулевом поле, что обеспечивает линейность на начальных участках. Применение дифференциальной пары транзисторов, выпол- ненных на одной подложке, обеспечивает высокую термостабильность предлагаемого устройства.

Устройство позвол ет регистрировать изменени  одной вертикальной (Н) и двух горизонтальных (Н и Н) составл ющих главного МПЗ. Измерени  Н или Н осуществл ютс  путем перемещени  датчиков в соответствующих плоскост х.

В качестве прибора-индикатора 10 может использоватьс  стрелочный прибор электромагнитной системы, в качестве самопишущего прибора 11 - магнитофон соответствующей конструкции.

Феррозонд посредством экранированного коаксиального кабел  переменной длины соединен с регистрирующим устройством индикатором. Регистрирующее устройство помещено в гетинансовьш корпус. На лицевой панели корпуса располагаютс  стрелочный индикатор 10 и выходные клеммы дл  подключени  самописца 11,

Оператор перемещает феррозондовый датчик по исследуемому профилю на высоте до 0,5 м от поверхности Земли. Второй оператор осуществл ет включение и выключение устройства.

На участках профилей без неодно- родностей вектора магнитной индукции у поверхности Земли (до 0,5 м высоты ) располагаютс  равномерно под одинаковым углом к поверхности Земли. При наличии неоднороДностей у поверхности Земли образуютс  участки сгущений и разрежений линий геомагнитной индукции.

При пересечении векторов магнитной индукции в феррозондовом датчике возникает разнопол рна  ЭДС, пропорциональна  разности измер емого геомагнитного пол , значени  которой записываютс  самопишущим прибором.

Таким образом, применение устройства дл  измерени  слабых геомагнитных полей позволит эффективно осуществл ть поиск слабомагнитных аномалий главного магнитного пол  Земли 40-250 нТл, создаваемых неоднородно- ст ми нерудной природы в движений,

и давать их количественную оценку. Кроме того, высока  частота возбуждени  феррозонда приводит к расширению информационных возможностей устройства , так как при этом повьппаетс 

верхн   гранична  частота спектра измер емого пол .

По существу предлагаемое устрой- ство-  вл етс  прецизионным нуль-индикатором , с помощью которого можно измер ть компоненты геомагнитного пол . Высока  точность измерени  и чувствительность, термостабильность и быстродействие выгодно отличают

предлагаемое устройство от известного .

Устройство может использоватьс  дл  регистрации магнитных предвестников оползневых процессов и землетр сений . Измерени  устройством можно производить и в автомобильном варианте .

Эффективность применени  устрой- 40 ства заключаетс  в точном обнаружении тектонических нарушений И карстов на глубинах 100-150 м.

Claims (3)

1. Устройство дл  измерени  слабых геомагнитных полей, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, усилитель мощности, блок

фильтров, феррозондовый датчик, из бирательный усилитель, синхронный детектор, фильтр низких частот и нз- мерительный прибор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности регистрации в движении слабомагнитных аноманий главного магнитного пол  Земли и повышени  точности измерени , быстродействи  и помехоустойчивости, сиихронный детектор выполнен по компе.н- сационной схеме на усилителе с коммутацией перемены знака выходного напр жени , причем выходным каскадом синхронного дет.ектора  вл етс  сумматор .

2. Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что,, с целью повьппени  чувствительности и термостабильности , задающий генератор выполнен с кварцевым резонатором и со

держит триггерный делитель частоты на интегральных микросхемах.

3. Устройство по п.1, о т л и - чающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона измерений, последовательно и встречно измерительной обмотке феррозонда подключен компенсатор магнитного пол , вьтол- ненный по схеме стабилизатора тока с токовым зеркалом с применением дифференциальной пары транзисторов, выполненных на одной подложке.

,мГл 5 ZOO

45 100

45 000

О W. L

10

20

SN Nj

-

«

.

пнм

30W 0

15

&ff

16

Редактор И.Горна 

Составитель В.Зверев Техред И.Попович

Заказ 5119/46 Тираж 729Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 1-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна ,4

Корректор Л.Пилипенко