Способ измерения угловых параметров магнитногополя

ОПИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

275438

Союз Советских

Соцналнстнческкх

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 15.1Ч.1968 (№ 1236628/26-25) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 03.VII.1970. Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описаш|я 1.Х.1970

Кл. 42с, 43 комнтет по делам нзобретеннй н открытий при Совете Министров

СССР

МПК G 01v 3/00

УДК 550.838(088.8) Авторы изобретения

l0. В. Афанасьев и А. М. Амелькин

Особое конструкторское бюро Министерства геологии СССР

Заявитель

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНОГО

ПОЛЯ

Изобретение относится к области измерения угловых параметров магнитного поля с помощью фер р озондов.

Известный способ измерения угловых параметров магнитного поля, основанный на использовании феррозонда, имеет невысокую точность.

Предложенный способ измерения угловых параметров магнитного поля, основанный на использовании феррозонда, магнитная ось которого ориентирована перпендикулярно вектору магнитного поля, отличается от известного тем, что определяют положение магнитной плоскости феррозонда и на рабочей подставке ориентируют эту плоскость перпендикулярно вектору магнитного поля, дополнительно вращая феррозонд вокруг упомянутой магнитной оси.

Магнитная плоскость феррозонда может быть выставлена перпендикулярно оси вращения.

Это позволяет повысить точность измерения угловых параметров магнитного поля, уменьшить амплитуду мешающей квадратурной составляющей второй гармоники, возникающей нри непараллельности сердечников дифференциального феррозонда, т. е. квадратурный сигнал феррозонда используется в качестве индикатора совпадения магнитной плоскости зонда с плоскостью, перпендикулярной вектору поля.

На фиг. 1 представлена векторная диаграмма, свидетельствующая о двузначности диаграммы направленности феррозондов; на фиг. 2 — блок-схема устройства для осуществления способа, поясняющая последовательноkiocTb операций.

Феррозонд содержит два прямых сердечника 1 и 2, продольные оси которых не парал10 лельны. Если перенести их мысленно параллельно самим себе так, чтобы их оси пересеклись и оказались лежащими в одной плоскости, то указанная плоскость будет являться магнитной плоскостью феррозонда, а биссек15 триса угла непараллельности р — его магнитной осью. Вектор внешнего поля Лг в выбранной системе координат, жестко связанной с упомянутыми магнитной плоскостью и осью

20 (ось Z системы Х, У, Z совпадает с магнитной осью феррозонда, а плоскость YOZ совпадает с магнитной плоскостью феррозонда), может быть разложен на три составляющие О„, Н, Н,.

Для достижения максимальной угловой чувствительности феррозонд располагают таким образом, чтобы вектор Ог оказался лежащим в плоскости XOY и совпал с осью Х Тогда он

30 окажется перпендикулярным магнитной плос275438 (4) 45

65 кости феррозонда, поэтому квадратурная составляющая будет равна нулю (Е„, =О).

Измерение угловых параметров магнитного поля, основанное на определении магнитной плоскости феррозонда, может быть произведено в геомагнитном поле с помощью стандартного канала (усилительно-преобразовательной схемы), обычно сопрягаемого с феррозондом, и дополнительных приспособлений и измерительных устройств (см. фиг. 2). Феррозонд 8, помещенный в чехол цилиндрического типа, расположен в призматическом ложе 4, которое жестко связано с поворотной подставкой 5, могущей вращаться вокруг вертикальной оси

МЛг. Феррозонд может вращаться вокруг своей продольной (примерно горизонтальной) оси. Стандартный канал (ооведен штриховой линией) содержит: избирательный усилитель б (обычно настраиваемый на частоту 2ь), генератор 7 частоты о, синхронный детектор 8 и измерительный (регистрирующий) прибор 9.

Установка имеет также осциллограф 10, анализатор 11 гармоник и вольтметр 12 анализатора.. Осциллограф 10 и анализатор 11 подключены к выходу избирательного усилителя 6. В ряде случаев при достаточной избирательности усилителя надобность в анализаторе может отпасть.

Измерение сводится к следующему. Поворотную подставку 5 вместе с призматическим ложем 4 и установленным в нем феррозондом

8 поворачивают вокруг вертикальной оси AfN до тех пор, пока стрелка измерительного прибора 9, подключенного к выходу синхронного детектора 8 (реагирующего на синфазную составляющую напряжения второй гармоники), не установится на нуле. Уровень напряжения этой составляющей может быть оценен визуально по осциллографу 10 и измерен с помощью анализатора 11 (настраиваемого на вторую гармонику) и вольтметра 12. После того как уровень квадратурной составляющей напряжения па выходе избирательного усилителя зафиксирован, феррозонд поворачивают вокруг его продольной оси на 10 — 20 . При этом стрелка прибора 9, как правило, отклоняется от нулевой метки шкалы. Для возврат", ее на нуль подставку 5 с помощью микрометрического приспособления поворачивают в нужную сторону вокруг вертикальной оси МЛ .

Затем по осциллографу и вольтметру анализатора устанавливают, уменьшился или увеличился уровень квадратурной составляющей напря>кения. Если этот уровень увеличился, то вращение феррозонда вокруг продольной оси следует производить в противоположную сторону. Производя подобные последовательные повороты феррозонда вокруг его продольной оси и каждый раз выставляя стрелку прибора

9 на нуль за счет поворота подставки 5 вокруг вертикальной оси МУ, можно достигнуть положения, когда наряду с нулевым показанием прибора 9 окажутся близкими к нулю и показания вольтметра 12. Это положение феррозонда и будет соответствовать случаю, когда

4 его магнитная плоскость (плоскость угла P) окажется перпендикулярной вектору Нг геомагнитного поля (на фиг. 2 магнитная плоскость феррозонда показана жирной линией).

Если известна величина магнитного наклонения 1 — угол, образуемый вектором Нг и линией горизонта, то положение магнитной плоскости феррозонда может быть легко определено. Зафиксировать положение магнитной плоскости можно с помощью рисок,наносимых на поверхность чехла феррозонда с двух диаметрально противоположных сторон.

Зная расположение магнитной плоскости в феррозонде, можно соответствующим образом установить его на рабочей подставке или площадке.

В феррозондовых следящих системах рабочая площадка автоматически ориентируется так, что ее поверхность, на которой расположены ориентирующие феррозонды, оказывается перпендикулярной вектору геомагнитного поля. Ориентирующие феррозонды должны быть установлены на этой площадке таким ооразом, чтобы их магнитные плоскости совпали с плоскостью площадки. После того как получены минимальные показания по вольтметру

12, можно измерить приращение магнитного склонения Л1>. При этом феррозонд 8 должен быть закреплен в ложе 4 прижимным приспособлением, а элементы 10, 11 и 12 отключены оТ схемы.

В тех случаях, когда по условиям работы производят 180-градусные развороты феррозонда, например в горизонтальной плоскости, магнитную плоскость целесообразно совмещать именно с этой плоскостью. Очевидно, что в этом слу гае квадратурная составляющая выходной э.д.с. может быть обусловлена лишь горизонтальной составляющей: и

Е,. = С„Нг sin sin

2 2 где Hrr — горизонтальная составляющая геомагнитного поля. При развороте на 180 фаза квадратурной составляющей э.д.с. изменяет фазу также на 180 . Поэтому, если Е„, приводит к смещению нуля, то, взяв два последовательных отсчета при 0 и 180, можно определить истинное поло>кение магнитного меридиана.

Предмет изобретения

1. Способ измерения угловых параметров магнитного поля, основанный на использовании феррозонда, магнитная ось которого, ориентирована перпендикулярно вектору магнитного поля, от.гичаюигийся тем, что, с целью повышения точности измерения, определяют положение магнитной плоскости феррозонда и иа рабочей подставке ориентируют эту плоскость перпендикулярно вектору магнитного

275438

Фиг.1

Составитель Л. Байдакова

Техред Л. Я. Левина Корректор И. С. Хлыстова

Редактор И. Г. Карпас

Заказ 2759/17 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ля, дополнительно вращая феррозонд во>уг упомянутой магнитной оси.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что магнитную плоскость феррозонда выставляют перпендикулярно оси вращения.

Иу » Я г