Способ измерения вариаций составляющей напряженности магнитного поля

332403

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 09.IV.1965 (№ 1002727/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 14.ill.1972. Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 25Л/,1972

М. Кл. G 01v 3/00

Комитет па делам

Изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 550.838 (088.8) 1

l ь-, е„ъ - я

О. П. Хвостов и В. А. Прищепо

Авторы изобретения

Заявитель

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВАРИАЦИЙ

СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к области геофизических исследований и магнитотеллургическим методам разведки.

Известен способ измерения вариаций составляющей напряженности магнитного поля с помощью квантовых магнитометров, на входе которых частота сигнала пропорциональна модулю вектора напряженности магнитного поля.

Однако известным способом невозможно осуществлять непрерывные измерения и регистрировать короткопериодные вариации составляющих напряженности магнитного поля.

Предложенный спосоо отличается от известного тем, что определяют удвоенную величину вариаций составляющей напряженности магнитного поля по разности показаний двух датчиков модуля вектора, в объеме которых поворачивают вектор магнитного поля в противоположные стороны с помощью идентичных и последовательно включенных контуров тока, расположенных симметрично относительно вектора магнитного поля.

Это позволяет значительно повысить точность измерений и ускорить процесс измерений.

Способ может быть реализован устройством, изображенным на фиг. 1.

Два квантовых датчика 1 и 2, частота сигналов на выходе которых пропорциональна значениям модуля вектора напряженности магнитного поля Т, расположены внутри идентичных контуров (пли соленоидов) 3, 4, включенных последовательно и питаемых от источника постоянного тока 5.

Оси соленоидов расположены под углом симметрично относительно вектора магнитного поля Т в одной с ним плоскости.

В контурах установлена такая сила тока, при которой векторы суммы магнитного поля

T и мапгитного поля контуров Т„ориентированы в той же плоскости перпендикулярно вектору Т, причем в объезте датчиков 1 и 2 векторы суммарного поля TI и Тв ориентированы встречно.

Составляющая вариаций ЛТ,, параллельная векторам Т, и Т., суммируется с одним из них и вычитается из другого.

Сигналы датчиков 1 и 2 после усиления усилителями б и 7 поступают IIB смеситель 8, и разность частот, пропорциональная удвоенной величине составляющей вариаций 2 ХТ,, регистрируется частотомером 9.

Для измерения составляющей вариаций

ХТ-„, в направлении, перпендикулярном плоско30 сти векторов Т, Т„используют аналоп1чную

332403

5 ю

65 систему датчиков, повернутую вокруг вектог. ра Т на угол —. г

Составляющую вариаций в направлении вектора Т измеряют известным способом.

Поскольку контуры 8 и 4 идентичны, расположены симметрично относительно вектора Т и соединены последовательно, при изменении силы тока одного из контуров сила тока другого контура изменяется на ту же величину, и изменению модуля вектора Tr соответствует такое же изменение модуля вектора Т>, а разность модулей (Т! — T ) остается неизменной. Нестабильность тока в контурах

3 и 4 практически не влияет на показания частотомера 9, лишь несколько меняется направление векторов Т! и Т>.

На фиг. 2 изображена функциональная схема устройства, позволяющего снизить влияние нестабильности тока в контурах 8 и 4.

Соосно с контурами 8 и 4 расположены дополнительные контуры тока 10 и 11, также включенные последовательно и питаемые током с выхода фазового детектора 12, сравнивающего частоту сигнала на выходе усилителя б с частотой опорного генератора 18.

Обратная связь по полю обеспечивает синхронизацию частоты генерации датчика 1 с частотой опорного генератора, а следовательно и постоянство модуля вектора Т!.

С помощью контуров 10 и 11 автоматически компенсируются изменения модуля векторов

Т, и Т, обусловленные нестабильностью тока контуров 8 и 4.

На фиг. 3 изображена функциональная схема устройства со вспомогательными контурами, упрощающими схему и облегчающими ее настройку.

Сигналы с выхода усилителей б и 7 поступают на вход фазового детектора 14, а с выхода фазового детектора в катушку обратной связи 15, центр которой совпадает с центром датчика 2, а ось ориентирована параллельно вектору Т,.

3а счет обратной связи по полю осуществляется синхронизация частот датчиков 2 и 1, т. е. компенсируется разность модулей Т, и Tr.

Сила тока обратной связи, пропорциональная удвоенной величине составляющей вариации

2 AT,, регистрируется регистратором 16.

Преимущество схемы, изображенной на фиг. 3 по сравнени!о со схемой, изображенной на фиг. 1, состоит в том, что отпадает необходимость регистрации частоты.

Для правильной настройки аппаратуры нужно, чтобы оси контуров были расположены симметрично относительно вектора Т.

Контуры вместе с датчиками поворачивают вокруг оси, перпендикулярной плоскости, проходящей через оси контуров 3 и 4, и закрепляют в таком положении, прп котором показания

35 0

4 регистратора 16 rre зависят от !!зxrerreпия силы тока в контурах 8 и 4.

Необходимо также, чтобы оси контуров 8 и

4 находились в одной плоскости с вектором Т.

Отклонение от заданной плоскости контролируют с помощью катушки 17, центр которой совпадает с центром датчика 1, а ось перпендикулярна плоскости, проходящей через осп

«оптуров 3 и 4.

Катушка 17 питается от источника 18 током различной полярности, при этом следят за показаниями регистратора 16. Если показания регистратора при различной полярности тока различны, поворачивают контуры с датчиками вокруг оси, проходящей через центры датчиков, до совмещения плоскости, проходящей через оси контуров 8 и 4, с вектором Т. При этом показания регистратора становятся равными, независимо от направления тока в катушке 17.

В контурах 3 и 4 необходимо установить та«ую силу тока, при которой векторы Т! и Т> ориентируются перпендикулярно вектору Т.

Для контроля направления векторов T! u

Т> служит катушка 19, ось которой параллельна вектору Т. Катушка 19 питается током от источника 20.

Изменяя полярность катушки 19, наблюдают показания регистратора 1б. Если показания различны при разной полярности катушки, то изменяют силу гока в контурах 8 и 4 до такого значения, при котором показания регистратора равны при различной полярности включения катушки 19.

Таким образом, осуществляют настройку устройства при его установке на пунктах измерения.

Предложенный способ может быть применен также для регистрации вариаций градиента составляющих магнитного поля. Последнее необходимо как для магнитотеллурических методов разведки, так и для целей отделения геомагнптных вариаций, имеющих большую протяженность и малые значения градиента, от вариаций, обусловленных промышленными объектами и электрическими сетями, имеющих малую протяженность и большие значения градиента. Для измерения вариаций градиента составляющих магнитного поля поворачивают ось контура 4 параллельно оси контура

8. При этом вектор Т, ориентируется в ту же сторону, в которую направлен вектор Т!.

В этом случае показания регистратора 16 изменяются пропорционально разности значений AT„r и АТх, в объеме датчика 1 и 2, т. е. пропорционально вариации градиента составляющей.

Датчики 1 и 2 могут располагаться на различных платформах и на разном удалении.

332403

@аг

Предмет изобретен ия

Способ измерения вариаций составляющей напряженности магнитного поля с помощью датчика модуля вектора, при котором осуществляют поворот вектора магнитного поля в заданное направление с помощью вспомогательных контуров тока, питаемых от стабилизированного источника тока, отлича(ощий ся тем, что, с целью повышения точности и ускорения процесса измерений, определяюг удвоенную величину вариаций составляющей напряженности магнитного поля по разности показаний двух датчиков модуля вектора, в объеме которых поворачивают вектор магнитного поля в противоположные стороны с помощью идентичных и последовательно включенных контуров тока, расположенных симметри шо относительно вектора магнитного

10 поля.

332403

Составитель Л. Байдакова

Техред Л. Богданова

Корректор О. Тюрина

Редактор Т. Орловская

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1013/5 Изд. № 362 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5