SU789949A1 - Градиентометр - Google Patents

Description

(54) ГРАДИЕНТОМЕТР

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  определени  местоположени  и «агнитного момента магнитного дипол .

Известно устройство, содержащее жесткое немагнитное основание, два квантовых магниточувствительных преобразовател , разнесенных в пространстве и установленных на жестком немагнитном основании, электронный блок, входы которого подключены к выходам упом нутых преобразователей, а выход - к регистрирующему прибору riJНедостатком известного устройства  вл етс  то, что при наличии геомагнитного пол  и его вариаций им невозможно определить магнитное поле магнитного дипол , местоположение этого дипол  и его магнитный момент, так как выходной сигнал с электронного блока пропорционален не разнЬсти магнитных полей созданных только магнитным диполем в месте измерени , а разности модулей сумм векторов геомагнитного пол  к полей магнитного дипол  в двух точках пространства, т.е.

Л8«/В в9

где ЬВ - разность модулей векторов индукций магнитных полей в двух точках пространства; В - вектор индукции геомагнитного пол  г 8 и §а -

5 векторы магнитных индукций магнитного дипол  в двух точках пространства.

Наиболее близким к предлагаемому  йл етс  устройство, которое содержит жесткую немагнитную опору, два

10 основных однокомпонентных магниточувствительных преобразовател , расположенных на этой опоре, оси которых совпадают с одной из осей пр моугольной пространственной системы координат, неподвижной относи .тельно жесткой немагни.тной опоры, основной синхронный детектор, источник переменного тока, выходы которого подключены к входу коммутации

20 синхронного детектора и входам магниточувствительных преобразователей, три параллельных LC - контура, включенные между выходами источника переменного тока и входами магнито25 чувствительных преобразователей. Входы основного синхронного детектора подключены к выходам магниточувствительных преобразователей. В известном устройстве магниточувстви30 тельные преобразователи снабжены

двум  сердечниками с последовательно соединенными обмотками компенсации и последовательно соединенными обмотками возбуждени , при этом обмотки возбуждени  зашунтированы двум  последовательно соединенными практически равными резисторами, а между общими контактами последоваTej bHO соединенных резисторов и обмоток возбуждени  включена первична  обмотка трансформатора магнитного пол . Концы последовательно соединенных обмоток возбуждени   вл ютс  входами и выходами магниточувствительных преобразователей 2 Недостатком предлагаемого устройстве  вл етс  то, что оно не обеспечивает высокой точности определени  магнитного пол  магнитного дипол , местоположени  магнитного дипол  и его магнитного момента.

Цель изобретени  - повышение точности определени  магнитного пол  магнитного дипол , его местоположеНИН и магнитного момента.

Указанна  цель достигаетс  тем, что градиентометр, содержащий жесткую немагнитную опору, два основных однокомпонентных магниточувотвительных преобразовател , расположенных на этой опоре, оси которых совпадают с одной из осей пр моугольной пространственной системы координат, неподвижной относительно жесткой немагнитной опоры, основной синхронный детектор, регистрирующие прибор и источник переменного тока, снабже дополнительными однокомпонентными магниточуветвительными преобразовател ми , дополнительными синхронными детекторами, источником опорного напр жени , поворотной системой, соединенной с жёсткой немагнитной опорой, и вычислительным блоком, входы которого подключены к выхода синхронных детекторов и источника опорного напр жени ,.а выходы--.к входам регистрирующих приборов, при этом все магниточувствительные преобразователи расположены на жесткой немагнитной опоре группами, кажда  из которых состоит из трех магниточувствительных преобразователей,ось одного из которых совпадает с одной из осей упом нутой системы координат , ось второго параллельна второй ее оси, а ось третьего параллельна третьей ее оси, магниточувствительные преобразователи каждой группы расположены симметрично магниточувствительным преобразовател м любой другой группы, выходы преобразователей каждых двух групп, оси которых параллельны или соосны подключены к первым двум входам синхронных детекторов, а выходы коммутаций дополнительных синхронных детекторо Лодключены к источнику переменного тока, выходы которого подключены к

входам дополнительных преобразова .телей .

На чертеже изображена структурна схема градиентометра.

Градиентометр содержит основные магниточувствительные преобразователи 1 и 2, дополнительные магниточувствительные преобразователи 3-12 основной синхронный детектор 13 и дополнительные синхронные детекторы 14-18, источник 19 переменного тока выходы которого подключены к входам преобразователей 1-12, источник

20опорного напр жени , регистрирующие приборы дальности 21, направлени  22, магнитного момента 23 и магнитного пол  24, вычислительный блок 25, входы которого подключены

к выходам детекторов 13-18, а выходы - к регисторирующим приборам

21- 24, жесткую немагнитную опору 26, поворотную систему 27, соединенную с опорой 26 в точке О, котора   вл етс  началом пр моугольной пространственной системы J oopдинaт X, у, Z с ос ми Ох, (Ту, Ог при этом упом нута  система координат неподвижна относительно жесткой немагнитной опоры 26. Оси основных преобразователей 1 и 2 и дополнителных преобразователей 7 и 8 совпадаю с осью Ог пр моугольной пространственной сисгемы координат х , у г

с ос ми Ох, Оу , Ог , при этом упом нута  система координат неподвижна относительно жесткой немагнитной опоры 26. Оси дополнительных преобразователе й 5 и 6, 11 и 12 параллельны оси Ох , а оси преобразовател ей 3 и 4, 9 и 10 параллельны оси Оу. Все магниточувствительные преобразователи расположены на жесткой немагнитной опоре 26 группами. Все группы магниточувствительных преобразователей (1,3,5), (2,4,6), (7,9,11) и (8,10,12). измер ет магнитное поле в объемах, ограниченных одинаковыми геометрическими фигурами , центры которых К, L, М, N расположены на оси Oz. Длина каждого из отрезков KL и MN имеет значение равное 1. Рассто ние между точками Л и Р, расположенными на серединах отрезков KL и MN имеет значение равно Ь, а рассто ние между точкой О и Р d . Минимальное рассто ние между магнитным диполем 28 и точкой Р равно значению

,(d4e),

где

гтж

Число групп магниточувствительных преобразователей в предлагаемом устройстве зависит от того, движетс  ли диполь 28 или нет.- Дл  определени  местоположени  движущегос  магнитного дипол  28, его магнитного момента и магнитного пол  этого дипол  необходимо четыре группы магни точувствительных преобразователей, а дл  определени  тех же параметров неподвижного дипол  28 достаточно две группы упом нутых преобразователей .

Градиентометр работает следующим образом.

Каждый из магниточувствительных преобразователей реагирует только на проекцию вектора магнитной индукции на CBOFO ось. С выходов каждой пары преобразователей 1 и 2, 3 4, 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10, 11 и 12 поступают сигналы на первые входы синхронных детекторов 13 - 18, пропорциональные разност м проекций векторов индукций магнитных полей

лв...

на оси упом нутых преобразователей. В таком случае на первые входы синхронного детектора 13 поступает сигнал пропорциональный &8| , на первые входы синхронного детектора 14 поступает сигнал пропорциональный , на первые входы синхронного детектора 15 поступает сигнал пропорциональный . на первые входы синхронного детектора 16 поступает сигнал пропорциональный на первые входы синхронного детектора 17 поступает сигнал пропорциональный и на первые входы синхронного детектора 18 поступает сигнал пропорциональный В2х С выхода источника опорного напр жени  20 подаютс  посто нные сигналы, на вход блока 25. В вычислительном блоке 25 осуществл етс  определение модул  разности вектор ров индукции магнитного пол  магнитного дипол  28 между точками К и L по формуле

/

ДВ

Значени  ДВ с блока 25 подаютс  на регистрирующий прибор направлени  22. Показани  прибора 22 пропор циональны ДВ. Поворотна  система . 27 обеспечивает вращение жесткой немагнитной опоры 26 относительно точки О в двух ортогональных плос .кост х xOz и yOz пр моугольной про ,странственной системы координат с ос ми Oz, Оу, Oz, осуществл   при этом поиск такогр направлени  оси Oz, когда значение ДВ будет .наибольшим. В этом случае направление на магнитный диполь 28 совпадает с направлением оси Oz , так как

%i.-(

)He/d

Если рассто ние от магнитного дипол  28 до точки Р выбрать из соотношени 

;«i..

е ТО максимальное значение модул  градиента магнитного дипол  28 в точке Р будет в том случае, когда ось Oz проходит через упом нутый диполь,

На практике градиент магнитного пол  определ ют путем делени  разo ности измеренных магнитных полей в двух точках пространства К и L на рассто ние t между ними. Выбор значени  1 определ етс  порогом чувствительности преобразователей требуеS мым порогом чувствительности градиентометра , степенью неоднородности вариаций магнитного-пол , обусловленных , например, промышленными помехами и т.д. Поэтому в градиентометре дл  повышени  точности определени  направлени  на магнитный диполь 28 выбирают минимальное рассто ние от упом нутого дипол  до точки Р из соотношени 

-Ш.)25

При этом точка К удалена от дипол  28 на рассто нии

..d .

30

fm/M

в устройстве оси преобразователей 1 и 2, 7 и 8 (ось 6z ) совпадают с направлением градиента дипол  28 в точке Р лишь в тех случа х, когда н аправление магнитного момента Дипол  28 совпадает, противоположно или ортогонально оси Oz.

Как уже было замечено ранее, угол между направлением оси Oz на диполь 28 не превышает 14 , поэтому при

. .т/Т{о(+ - i максимальное М

чение АВ будет также в том случае, когда ось Oz направлена на магнитный диполь 28.

Сигнал, пропорциональный выхода блока 25 поступает на регистрирующий прибор направлени  22. Мак .симальное значение дВ| на выходе прибора 22  вл етс  индикатором того, что оси преобразователей 1 и 2, 7 и 8

(ocbOz) направлены на диполь 28. Регистрирук ций прибор направлени  22 показывает также угловое положение оси в пр моугольной пространственной системе координат с ос ми О™ , Оу и oz. Дл  этого с выхода поворотной системы 27 поступают на

блок 25 сигналы (на чертеже не показано ) пропорциональнее положению опоры 26 (осей , Оуи бх) , в систем координат с ос ми Ох , Оу и

Claims (1)

1.Афанасьев Ю. В. и др. Магнитометрические преобразователи, приборы , установки. Л., Энерги , 1972, с, 227-228,

2,Патент США № 3286169, 324-433,

5 1973.