Устройство для измерения горизонтальной составляющей магнитного поля земли

ОПИСАН ИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 278140 Союз Советскив Сациалистическив РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 16,Х 11,1968 ( 1289739/26-2 л. 42 с, 43 с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 05,ч 1.1970. Бюллетень25Дата опубликования описания 16,Х 1.1970. 01 ч 3/16 Комитет па делам зобретений и открытий при Совете Министров СССР, Жур ая вите РОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙОСТАВЛЯЮЩЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ енерирующии детектор 15, 17, следящии соответастота наи; с 1 С, туп аюшие ры колец сформатосации верого поля ся запитьИзобретение относится к устройствам для измерения магнитного поля Земли с корабля, самолета, буксируемой гондолы.Известно устройство для измерения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли, содержащее гировертикаль и квантовый магнитометр, жестко закрепленный на движущемся объекте и установленный в центре системы из трех взаимно перпендикулярных пар колец Гельмгольца, также закрепленных на объекте, Это устройство не обеспечивает высокую точность измерений, а процесс измерений довольно длительный.Предложенное устройство отличается от известного тем, что в него введена система автокомпенсации, связанная с системой из трех взаимно перпендикулярных пар колец Гельмгольца через синусно-косинусные преобразователи, используемые в качестве датчиков отклонения и установленные на гировертикали. Это позволит упростить аппаратуру, ускорить процесс измерений и повьсить его точность.На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства, содержащего генератор 1 напряжения частотой 400 гтрк, регулятор напряжение 2, два синусно-косинусных вращающихся трансформатора 3 (СКВТ), установленных в качестве датчиков углов на гировертикали 4, выпрямители 5, б, 7, фильтры 8, 9, 10 первой гармоники, кольца 11, 12, 13 Гельмгольца, квантовыи са могмагнитометр 14, частотныйфильтр 1 б, усилитель мощностиэлектродвигатель 18.Схема измерения состоит из связанныхмежду собой системы построения вертикального вспомогательного поля и системы автокомгенсации, регулирующей величину этого поля таким образом, что вертикальная со ставляющая магнитного поля Земли компенсируется. Обе системы запитываются от генератора напряжения 1. Далее напряжение Уо поступает через регулятор напряжения 2 на трансформаторы 3, являющиеся одновременно датчиками углов и вычислителями токов колец Гельмгольца по следующим формулам; 1 = lосозфсозОзУ = 4 созтр 1 пОзф 3 = 1.0 з 1 пфзтпй 1,где т, О - углы тоннажа и крен ственно, 1 и Й - время и угловая пряжения системы автокомпенсац Уз - переменные напряжения, по на выпрямители 5, б, 7 каждой п Гельмгольца.Данные углов поступают на тра ры от гировертикали 4. Для компе тик альной составляющей магнит Земли кольца Гельмгольца требуе278140 Подписное открытий 19 Тираж 480Комитета по делам изобрпри Совете Министровосква, Ж, Раушская на Заказ 3251 ЦНИИПИ тени ССР б.,ография, пр, Сапунова,3вать постоянным напряжением, поэтому сигналы с трансформаторов 3 выпрямляются выпрямителями 5, б, 7. Суммарное (вспомогательное) поле кол ц Гельмгольца устанавливается вертикально, независимо от ориентации платформы.Основное назначение системы автокомпенсации - регулировка напряжения У, таким образом, чтобы суммарное вспомогательное поле в системе колец Гельмгольца было равно и противоположно направлено вертикальной составляющей магнитного поля Земли, Для работы системы автокомпенсации необходимо создание модулирующего вспомогательного поля малой амплитуды, направленного вдоль вспомогательного постоянного поля. Это достигается выделением фильтрами 8, 9, 10 частоты первой гармоники после однополупериодного выпрямления выпрямителями 5, б, 7. При этом соотношение амплитуд выделенных частот соответствует приведенным формулам, следовательно, вектор переменного поля (во времени) будет колинеарен вектору вспомогательного постоянного поля.При воздействии на квантовый магнитометр суммарного поля (земного, вспомогательного постоянного поля и модулирующего) его сигнал будет промодулирован по частоте.При достижении угла между постоянным и переменным полями 90 амплитуды нечетных гармоник сигнала магнитометра после частотного детектирования будут равны нулю, причем при переходе от угла, меньшего 90, к уг 4лу, большему 90, фазы этих гармоник изменятся на 180, Очевидно, что равенство нулю амплитуд этих гармоник соответствует полной 5 компенсации вертикальной составляющей. Таким образом, выделенная после детектора 15 с помощью фильтра 1 б первая гармоника подается на усилитель мощности 17 и далее - на следящий двигатель 18, который регулиру ет ток питания СКВТ.При полной компенсации вертикальной составляющей, обеспечиваемой следящей системой, несущая частота квантового магнитометра соответствует напряженности горизонталь ной составляющей, прямой отсчет которой может быть получен с помощью электронно-счегного частотомера. Предмет изобретения20 Устройство для измерения горизонтальнойсоставляющей магнитного поля Земли, содержащее гировертикаль и квантовый магнитометр, жестко закрепленный на движущемся объекте и установленный в центре системы из жестко закрепленных на объекте трех взаимно перпендикулярных пар колец Гельмгольца, отличаощ 1 ееся тем, что, с целью повышения точности, упрощения и ускорения процесса измерения, в него введена система автокомпенсации, связанная с системой из трех взаимно перпендикулярных пар колец Гельмгольца через синусно-косинусные преобразователи, используемые в качестве датчиков отклонения и установленные на гировертикали. Составитель Л. Байдаковаактор Т, Орловская Техред Л, Я. Левина Корректор В. И. Жолудева