SU769469A1 - Устройство дл измерени градиента магнитного пол - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к магнитометрии и может быть иснользовано дл  полевых измерений градиента магнитного пол  З.емли , дл  обнаружени  затонувшей техники, поиска трубопроводов и определени  намагниченности образцов горных пород.

Известен феррозондовый магнитометр, работающий на сумме четных гармоник 1.

К недостаткам указанного магнитометра относитс  его невысока  чувствительность, так как при усилении сигнала широкополосный усилитель, перегружа сь нечетными гармониками, вырабатывает ложные четные гармоники и становитс  менее чувствительным к полезному сигналу, вырабатываемому феррозондовыми датчиками.

Известно также устройство дл  измерени  градиента магнитного пол , содержащее два разнесенных друг от друга дифференциальных феррозондовых датчика, генератор переменного напр жени , подключенный к обмоткам возбуждени  датчиков и управл ющим входам синхронных детекторов , резонансные усилители, подключенные входами к сигнальным обмоткам датчиков, а выходами - к синхронным детекторам

2.

Одновременное сочетание двух методов выделени  сигналов - селективного и фазочувствительного приводит при построении

градиентометра к необходимости применени  селективных элементов из высокостабильных индуктивностей и емкостей, поскольку нестабильность последних искажает фазовую характеристику элемента, что фиксируетс  при сравнении двух сигналов; необходимости стабилизации частоты генератора возбуждени  датчиков, поскольку изменение этой частоты приводит к фазовым искажени м сигнала второй гармоники, что фиксируетс  при сравнении сигналов;необходимости стабилизации амплитуды возбуждающего пол , так как чувствительность но второй гармонике не имеет

15 пологий характер от изменени  пол  возбуждени .

К.роме того, фаза, приход щих с датчиков сигналов, зависит не только от амплитуды и частоты напр женности возбуждени , но

20 и от напр женности посто нного магнитного пол .

Целью изобретени   вл етс  повыщение помехоустойчивости и упрощение устройства .

25 Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  градиента магнитного пол , содержащее разнесенные друг от друга феррозондовые датчики, генератор переменного напр жени , подклю30 ченный к входу датчиков, последовательно

соединенные усилитель и электроизмерительный нрибор, к каждому из датчиков подключены дополнительно введенные трансформатор и выпр митель, включенные носледовательно, нричем выходы выпр мителей включены между собой встречно-параллельно , и к ним подключены усилитель н электрор|змерительный прибор.

На фнг. 1 изображена электрическа  схема устройства; на фиг. 2 - эквивалентна  схема измерительной цепи устройства.

Устройство состоит из феррозондовых датчиков 1 и 2, генератора неременного тока 3, повышающих трансформаторов 4 и 5, выпр мительных диодов 6-9, конденсаторов 10 и И, усилител  посто нного тока 12 и электроизмерительного прибора 13.

Устройство работает следующим образом .

Возбул дение феррозондовых датчиков 1 и 2 производитс  генератором переменного тока 3. Сигналы, снимаемые с датчиков, трансформируютс  повышающими трансформаторами 4 и 5. Коэффициент трансформации рассчитываетс  дл  получени  на выходе трансформатора ЭДС 10-30 В. При выпр млении напр жений таких величин падение напр жени  в пр мом направлении мало вли ет на относительную погрешность измерений. Сигнал с датчика 1 выпр мл етс  при иомощи диодов 6 и 7 и конденсатора 10, а сигнал с датчика 2 - ири помощи диодов 8 и 9 и конденсатора 11. Выпр мленные сигналы, имеющие разные пол рности относительно общего провода, замыкаютс  между собой. Ввиду такого соединени  выпр мленные напр жени  падают , резко уменьщаютс  напр жени  на обмотках трансформаторов и на выходных .обмотках феррозондовых датчиков. Дл  феррозондовых датчиков создаетс  режим, близкий к режиму короткого замыкани . На конденсаторе 14 по витс  ЭДС, величина и пол рность которой зависит от разности напр жений, возникающих в трансформаторах , или соответственно от разности магнитных полей в датчиках, причем направление магнитного пол  не вли ет на пол рность этой ЭДС. Так, например, если датчики наход тс  в магнитном ноле и ферромагнитное вещество находитс  ближе к датчику 1, чем к датчику 2, то сигнал в проводнике а будет больще сигнала в проводнике Ь. Через конденсатор 10 пройдет ток большей величины, чем через конденсатор 11. На конденсаторе 14 по витс  ЭДС с пол рностью с плюсом в проводнике d н минусом в проводнике с. Дл  измерени  ЭДС, возникающей на конденсаторе 14, предназначен усилитель посто нного напр жени  12 и электроизмерительный прибор 13. При данном способе используетс  сумма четных и нечетных гармоник, приход щих с датчиков . Если не учитывать сопротивл.ени  диодов

в пр мом паправлеппп тока, активные сопротивлени  обмоток трансформаторов, сопротивлени  конденсаторов 10 и 11 дл  переменного тока и прин ть коэффициент св зи между обмотками трансформатора, равным единице (торроидальные сердечники ), то получим эквивалентную схему измерительной цепи градиентометра, показанную на фиг. 2, где: Е - ЭДС на выходе датчика (Ei - первого, EZ - второго); ZBU - внутреннее сопротивление датчика; Спр - суммарные емкости проводов, межвитковых емкостей обмотки трансформатора; L - индуктивность обмотки трансформатора; - приведенное входное сопротивление усилител  посто нного напр жени .

Сигналы с выхода датчиков состо т из множества гармоник. Амплитуда каждой гармоники измен етс  при изменени х напр женности магнитного пол , амилитуды и частоты напр жени  возбуждени  датчиков . Возможно уменьщение одной гармоники при увеличении другой. Причем измененн  в обоих датчиках происход т неравнозначно . Сопротивлени  СприL завис т от частоты. Поэтому сравнивать сигналы с двух датчиков на одной частоте сравнительно трудно.

Из эквивалентной схемы измерительной цепи также видно, что режим работы феррозондовых датчиков близок к короткому замыканию. Выпр мленные сигналы датчиков имеют противоположные пол рности относительно общего провода и соединены между собой параллельно. Тем самым дл  датчиков обеспечивают режим, близкий к короткому замыканию. Вследствие этого режима при однородном магнитном поле напр жени  между проводами Я ч f равно нулю. При этом сопротивлени  Спр и L не оказывают больщого вли ни  на величину сигналов, приход щих с датчиков.

Практически невозможно создать режим, при котором напр жение на выходе датчиков равн лось нулю из-за невыполнени  прин тых выще условий. Однако, ввиду высокого коэффициента трансформации трансформаторов 4, 5 и малого сопротивлени  диодов 6-9, происходит значительное снижение указанного напр жени  и уменьшение вли ний СПР и L.

Усилитель посто нного тока должен иметь большое входное сопротивление, так как ЭДС, возникающа  на конденсаторе 14, больше разности напр жений, приход щих с датчиков, в 2К раз, где К - коэффициент трансформации трансформаторов 4 и 5.

Присутствие нечетных гармоник в датчиках несколько ограничивает область магнитного пол , в котором возможно измерение его разности. Однако отсутствие -избирательности по нечетным гармоникам не ухудщает остальные параметры устройства, так как среднее значение сигнала суммы четных и нечетных гармоник почти не зависит от небаланса феррозонда, в области магнитного пол , где ср.еднее значение суммы четных гармоник значительно больше среднего значени  суммы нечетных гармоник .

Claims (2)

1.Афанасьев Ю. В. О возможности построени  феррозондового магнитометра, работающего на сумме четких гармоник. «Геофизическое приборостроение, ОКБ, МГ СССР, 1959, вып. 3, с. 113-124.

2.Афанасьев Ю. В. Феррозонды. Л., «Энерги , 1969, с. 109-110 (прототип).

/

Спр -

лр