Устройство для измерения компонент магнитного поля

ОПИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 343238 Союз Советских Социалистических РвааублнкЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 17. Х.1969 с присоединением з1367638/26-25вкиМ. Кл. б 01 ч Приоритет Комитет Ко делам изобретений и открыти дои Совете Министров СССР72, Бюллетень20описания 06.Х.1972 550.838 публиковано 22,71. ата опубликования Автор зобретения анасьев явитель О ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПОНЕМАГНИТНОГО ПОЛЯ УСТРОЙС 2 покрытием, наприцами, причем насатановочном ложе.С помощью этой насадки в объеме датчика экранизируется поперечная компонента поля, которая вызывает основные погрешности в известных устройствах.Благодаря такому выполнению устройства исключается необходимость в 180-ных разворотах датчика, что повышает производительность измерений и позволяет использовать его там, где не может быть применено известное устройство: при измерениях в движении, в системах следящего привода, в системах обнаружения слабых сигналов и т. д.На фиг. 1 изображена конструкция насадки, надеваемой на датчик; на фиг. 2 - структурная схема магнитометрического устройства, в котором используется датчик с предложенной насадкой.Насадка представляет собой анизотропный цилиндрический экран, надеваемый на датчик 1 любого типа. Экран выложен в виде жесткой керамической трубки 2 с нанесенным на нее анизотропным ферромагнитным покрытием 3, имеющим, например, форму колец магнитно изолированных друг от друга,Магнитометрическое устройство (см, фиг. 2) содержит датчик 1, расположенный внутри насадки 2 с ферромагнитными кольцами 8,Сверху цилиндра с кольцами нанесена тороИзобретение относится к области магнитометрической техники и предназначено для проведения геофизических измерений.Известны устройства для измерения компонент магнитного поля, содержащие датчик на правленного типа и установочное ложе.Недостатком известных устройств является то, что диаграмма их направленности зависит от относительного расположения пермаллоевых сердечников, изменения амплитуды поля 10 возбуждения и т. д. Сердечники закреплены в датчиках так, чтобы обеспечивалось их свободное утолщение и удлинение при изменении температуры окружающей среды. Поэтому расположение сердечников никогда не бывает 15 строго параллельным, а амплитуда поля возбуждения может изменяться. Это приводит к изменению диаграммы направленности датчика, что снижает точность измерений, Для повыцюения точности в известных устройствах 20 используется методический прием - двукратные измерения со 180-ным разворотом датчика. Однако при этом снижается производительность труда и ограничивается область применения этих устройств (наземная магии торазведка с участием оператора, невозможность измерений в процессе движения и т. д,).;В предложенном устройстве на датчик надета насадка, выполненная в виде цилиндра из немагнитного материала с нанесенным на его ЗО поверхность анизотропным ферромагнитным мер ферромагнитньвп коль дка жестко креплена на усидальная обмотка 4, концы которой подключены к генератору 5 низкой частоты, Датчик 1, кроме того, подключен к генератору 6, возбуждаемому сердечником с более высокой частотой. Сигнал с датчика 1 поступает на избирательный усилитель 7, синхронный детектор 8, сглаживающий фильтр 9 и через резистор 10 подается в виде отрицательной обратной связи на датчик 1. Одновременно с детектора 8 сигнал поступает на дополнительный синхронный детектор 11, питающийся от генератора б. С детектора 11 и фильтра 9 сигналы поступают на сумматор 12, а затем на регистрирующий прибор 18.Устройство работает следующим .образомПоскольку насадка обладает достаточной жесткостью и ее продольная ось не меняет своего пространственного положения, с этой осью удобно связать систему координат, в которой рассматривается вектор Н измеряемого поля, Для простоты будет считать, что угол ср между продольной осью н трубки (экрана) и магнитной осью 1 датчика (именно эта ось и является неустойчивой) лежит в плоскости ХОУ и что вектор Н также лежит в этой плоскости. Тогда при отсутствии ферромагнитных колец погрешность, обусловленная углом пч, определялась бы следующим выражением:ЗНн = Н - Н= Н - Нп соз у ++Н, з 1 пу,где Н и Н, - значение компонент поля, совпадающих с направлением осей Х и У.При наличии же насадки, выполненной в виде анизотропного экрана, поперечная компонента поля экранизируется, и на датчик действует уменьшенная компоненты Н где коэффициент поперечного экраниро 1свания. При этом продольная компонента почФти не экранируется, т. е. Н Н и1. Это приводит к тому, что в объеме датчика действует вектор Н (см. фиг. 1), Проекция последнего на магнитную осьбудет Н,=НСоз(р+Е), что близко к значению Н,=Нн Созср. В этом случае погрешность отугла р будето,Н 0 = Нц - Н, = Н - Н зш р =Н= Н - Нп соз +, - з 1 п р, (11)с Сравнение выражений (1) и (11) показывает, что в первом случае при малом значении50 55 60 Предмет изобретенияУстройство для измерения компонент магнитного поля, содержащее датчик направленного типа и установочное ложе, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и расширения возможностей его эксплуа. тации, на установочном ложе жестко укреплена насадка, надетая на датчик и выполненная в виде цилиндра из немагнитного материала с нанесенным на его поверхность анизотропным ферромагнитным покрытием, например ферромагнитными кольцами,углаи примерно одинаковых значениях Нн и Н погрешность зависит главным образомот,величины компоненты Н, т, е. ЬН жН р Во втором случае при тех же допущениях погрешность уменьшается, так как враз уменьшается величина Н, .При высокоточных измерениях сам анизо 10тронный экран-из-за непостоянства остаточной намагниченности колец может внести дополнительные погрешности. Остаточная намагниченность колец вызывает дополнительную поперечнуну компоненту поля Ь, . Устранить, эти дополнительные погрешности можно путем-периодического перемагничивания колец вспомогательным переменным. Это может быть осуществлено с помощью магнитометрического устройства, которое работает следующим об 20 разомТок низкой частоты йь протекающий по тороидальной обмотке 4, создает поле, периодически воздействующее на магнитную проницаемость ферромагнитных колец, Поскольку 25р(Н) - функция четная, то проницаемость изменяется с удвоенной частотой, а следовательно, с удвоенной частотой будет изменяться и величина , Ориентировочно можно записать1: айвах соз 2 И,Ь30 2 Ргде рвах - максимальная проницаемость, которая достигается в процессе перемагничивания колец. Это означает, что в объеме датчика-Ф рпоперечная компонента Нтакже оказывает 35ся функцией времени, т, е. величиной, изменяющейся во времени с частотой 20. Сигнал с этой частотой выделяется дополнительным синхронным детектором 11 и в виде постоян 40 ного напряжения, пропорционального величинеН Яп, подается на сумматор 12. Туда же поступает суммарный сигнал, обусловленный полезным сигналом и помехой за счет угла (р и поля Н . Вычитая из этого сигнала напря жение, поступающее с детектора 11, получимсигнал, свободный от составляющей Ни угловой погрешности.343238 Югф г у г юг.г Составитель Л, Бобровников Редактор Г. Коляда Корректор С, Сатагулова Заказ 3346/3 Изд,1354 Тираж 406 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССР Москва, Ж.35, Раушская паб., д. 45