Феррозондовый магнитометр
Использование: определение наличия и местоположения магнитной аномалии в условиях действия нормального магнитного поля Земли.
Задача: повышение чувствительности и расширение функциональных возможностей устройства,
Сущность: микроконтроллер устройства управляет коммутаторами, переключающими режимы работы магнитометра «полемер-градиентомер». Идентичность электромагнитных параметров полуэлементов дифференциального феррозонда обеспечивает равенство токов его возбуждения в указанных режимах. Управляемые коммутаторы также изменяют варианты подключения обмоток магнитометра ко входу схемы обработки информационного сигнала. Для подготовки к измерениям магнитометр включается в режиме полемера в условиях нормального магнитного поля Земли (НМПЗ). Значение максимума при ориентации его оси чувствительности коллинеарно вектору НМПЗ принимается в микроконтроллере за «начало шкалы» для последующих измерений. Наличие магнитной аномалии вызывает отклонение показаний индикатора полемера от числа, принятого за начало шкалы. После обнаружения магнитной аномалии магнитометр переключают в режим градиентомера. При этом НМПЗ (однородное магнитное поле) как фактор влияющий на измерительную систему градиентомера исключается, что обеспечивает однозначное определение местоположения источника аномального магнитного воздействия.
Полезная модель относится к области магнитных измерений с применением феррозондовых магнитометров.
Известно устройство для магнитных измерений, содержащее феррозонд с сердечником из пермаллоя, выходной обмоткой и обмоткой возбуждения, а также ключ для переключения режимов работы феррозонда по цепи возбуждения (патент RU 
2147752, МПК8 G01R 33/02, 2000 г.).
Недостатком данного устройства является невозможность коммутации режимов работы феррозонда по цепи сигнальной обмотки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для магнитных измерений в виде магнитомодуляционного дифференциального феррозондового преобразователя, выполненного из ферромагнитных полуэлементов, на которые намотаны секции обмотки возбуждения, соединенные между собой последовательно согласно, подключенные к источнику стабильного переменного тока и секции сигнальной обмотки, соединенные между собой последовательно встречно и подключенные к схеме обработки информационного сигнала, причем ферромагнитные полуэлементы выполнены в виде тонкопленочных стержней, размещенных внутри бифилярно намотанных в один ряд секций сигнальной обмотки и секций обмотки возбуждения и ориентированны по направлению вектора измеряемого магнитного поля, при этом полуэлементы разнесены на заданное расстояние (патент RU 2252422, МПК8 G01R 19/00, 2005 г.).
Недостатком данного устройства является пониженная в режиме градиентомера чувствительность по сравнению с работой в режиме феррозондового магнитометра.
Задачей изобретения является повышение чувствительности и расширение функциональных возможностей устройства за счет переключения режимов работы «полемер-градиентомер».
Указанная задача решается тем, что устройство представляет собой дифференциальный феррозондовый магнитометр, состоящий из двух полуэлементов с идентичными электромагнитными параметрами, выполненных из ферромагнитных тонкопленочных стержней, размещенных внутри бифилярно намотанных в один ряд обмоток, состоящих из четырех секций две из которых соединены согласно, а две встречно, при этом полуэлементы разнесены на заданное расстояние, а их обмотки подключены к источнику стабильного переменного тока и к схеме обработки информационного сигнала, согласно предлагаемой новой полезной модели, два вывода обмоток дифференциального магнитометра соединены с общим проводом электронной схемы, а два других подключены к четырем одновременно переключающимся коммутаторам с четными и нечетными номерами, причем замкнутое и разомкнутое состояние четных и нечетных коммутаторов инверсно, что обеспечивает возможность одновременного переключения выводов обмоток дифференциального магнитометра со схемы возбуждения на схему обработки информационного сигнала и обратно, при этом управление переключением коммутаторов осуществляется микроконтроллером схемы обработки информационного сигнала, состоящей из последовательно соединенных разделительного конденсатора, избирательного фильтра, амплитудного детектора, микроконтроллера и индикатора.
Функциональная схема магнитометра представлена на фиг.1. Предложенное устройство содержит генератор Г возбуждения феррозондового магнитометра, подключенный посредством R и С1 элементов к его обмоткам W1-W4 через коммутаторы К1-К4, управляемые микроконтроллером. Обмотки W1, W3 и W2, W4 охватывают соответствующие ферромагнитные сердечники и в совокупности с ними образуют полуэлементы 1, 2 дифференциального феррозондового магнитометра. Коммутатор К1 соединен со встречно включенными обмотками W3 и W4, а также с коммутатором К4. Коммутатор К2 соединен с коммутатором К3, а также с обмотками W1 и W2, включенными согласно. Выходы коммутаторов К3 и К4 соединены со входом избирательного фильтра 3 через разделительный конденсатор С2. Избирательный фильтр 3 подключен ко входу цепи, состоящей из амплитудного детектора 4, микроконтроллера 5, индикатора 6.
Устройство работает следующим образом.
Идентичность электромагнитных параметров полуэлементов 1, 2 дифференциального феррозонда обеспечивает равенство токов его возбуждения в режимах градиентомера и полемера (определение модуля и направленности вектора магнитного воздействия), при этом режим полемера отличается большей чувствительностью. Режимы задаются вариантом подключения обмоток: W1, W2 либо W3, W4 к цепи Г, R, С стабильного тока возбуждения. Переключение режимов осуществляется микроконтроллером 5, управляющим коммутаторами К1-К4 попарно синхронно: К2, К4 замкнуты, если К1, К3 разомкнуты; К2, К4 разомкнуты, если К1, К3 замкнуты. При этом также изменяются варианты подключения обмоток: W1, W1 либо W3, W4 ко входу схемы обработки информационного сигнала через С2. Вне зависимости от режима, информативным параметром магнитометра является уровень сигнала удвоенной частоты возбуждения, выделяемой фильтром 3. С выхода амплитудного детектора 4 уровень информационного сигнала считывается микроконтроллером 5 и результат измерения отображается на индикаторе 6. Для подготовки к измерения магнитометр включается в режиме полемера в условиях нормального магнитного поля Земли (НМПЗ). Значение максимума при ориентации его оси чувствительности коллинеарно вектору НМПЗ принимается в 5 за «начало шкалы» для последующих измерений.
Искажение НМПЗ, в частности наличие магнитной аномалии вызывает отклонение показаний индикатора 6 полемера от числа, принятого за начало шкалы. После обнаружения магнитной аномалии магнитометр переключают в режим градиентомера. При этом НМПЗ (однородное магнитное поле) как фактор влияющий на измерительную систему градиентомера исключается, что обеспечивает однозначное определение местоположения источника аномального магнитного воздействия.
Устройство в виде дифференциального феррозондового магнитометра, состоящего из двух полуэлементов с идентичными электромагнитными параметрами, выполненных из ферромагнитных тонкопленочных стержней, размещенных внутри бифилярно намотанных в один ряд обмоток, состоящих из четырех секций, две из которых соединены согласно, а две встречно, при этом полуэлементы соосны и разнесены на заданное расстояние, а их обмотки подключены к источнику стабильного переменного тока и к схеме обработки информационного сигнала, отличающееся тем, что два вывода обмоток дифференциального магнитометра соединены с общим проводом электронной схемы, а два других подключены к четырем одновременно переключающимся коммутаторам с четными и нечетными номерами, причем замкнутое и разомкнутое состояние четных и нечетных коммутаторов инверсно, что обеспечивает возможность одновременного переключения выводов обмоток дифференциального магнитометра со схемы возбуждения на схему обработки информационного сигнала и обратно, при этом управление переключением коммутаторов осуществляется микроконтроллером схемы обработки информационного сигнала, состоящей из последовательно соединенных разделительного конденсатора, избирательного фильтра, амплитудного детектора, микроконтроллера и индикатора.
