Магнитометр для регистрации короткопериодных вариаций

о"Сл.А 1 аЙгД ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ш 1 699 Союз Советских Социалистических Ресоублик(23) ПриоритетОпубликовано 15.06.77, Бюллетень22Дата опубликования описания 20.07,7 Совета Министров С ло делам изобретен 53) УДК 550.83(088.8) и открытийВ. Н, Бобров, Н. Д. Куликов и Ю. П. Сизов Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР54) МАГНИТОМЕТР ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ КОРОТКОПЕРИОДНЫХ ВАРИАЦИЙпкровариометр 1 е на подставке 3,Предложение относится к области регистрации вариаций мапнилного поля Земли и может найти применение в геофизике.Известны кварцевые вариометры магнитостатического типа, предназначенные для регистрации вариаций магнитного поля Земли 11.Указанные вариометры представляют собой цельнокварцевую рамку с тсварцевыми растяжками, на которых укреплена подвесная система с .подвижным магнезитом и зеркалом. Угол поворота подвесной системы пропорционален величине вариаций магнитного поля. Недостаток этих вариометров состоит в том, что они регистрируют вариации магнитного поля в диапазоне коротких и длинных периодов.Известен магнитометр, предназначенный для регистрации короткопериодных вариаций магнитного поля 12. Регистрирующий магнитометр состоит из микровариометра и вариометра с подвижным магнитом на подвесной системе и магнитом чувствительности на кварцевой раме. Принцип действия магнитометра основан на компенсации в центре,подвижного магнита микровариометра длиннопериодных вариаций с помощью массивного подвижного магнита вариометра, установленного на близком расстоянии от микровариометра. Недостаток этого магнитометра состоит втом, что диапазон региспрации корота(опериодных вариаций не может быть существенно расширен в сторону, длинных периодов, так 5 как увеличение периода собственных колебаний подвесной системы вариометра за счет увеличения ее чувствительности приводит к погрешностям, связанным с большими угловыми поворотами подвесной системы относи тельно направления регистрируемой составляющей. Если амплитуда вариаций достигает 300 гамм, то при чувствительности вариометра 1 у/ погрешность регистрации составляет 8%. 11 рп такой чувствительности период соб ственных колебаний подвесной системы вариометра не превышает 20 секунд. Ь результате этого магнитометр, может регистрировать короткопериодные вариации в узком диапазоне частот (от 5 10 -до 1 Гц).20 Целью настоящего изобретения являетсярасширение частотного днаназона регистрации короткопериодных вариаций. Эта цель достигается за счет установки на подвесной системе вариометра антипараллельного маг нита с магнитным моментом, близким к магнитному моменту подвижного магнита.На чертеже схематично показан предлагаемый магнитометр.Магнитометр содержит м30 и вариометр 2, установленньМагниточувствительные элементы микровариометра и вариометра выполнены в виде цельнокварцввых размок. Подвесная система магниточувствительного элемента микровариометра содержит иварцевое зеркало 4 и магнит 5, изготовленный из высококоэрцитивного сплава, например, из самария - кобальта, в виде параллелепипеда, вытянутого вдоль оси вращения подвесной системы и намагниченного в поперечном направлении. Подвесная система магниточувствительного элемента вариометра содержит антипараллельные магниты 6 и 7 с магнитными моментами М и Мь кварцевое, коромысло 8 с кварцевыми грузиками 9 на ко(нцах, На .кварцевой рамке вариометра укреплен постоянный,магнит 10, который используется для регулировки чувствительности вариометра.Оси вращения подввсных систем магниточувствительных элементов,микровариометра и вариомет 1 ра лежат на одной вертикальной линии, Магнитные моменты М и М магнитов 6 и 7, расстояние между ними Кь расстояние Кг между центрами магнитов 5 и 6, а также цена делвния вариометра подобраны так, что,при поворотах подвесной системы вариометра под действием вариаций магнитного поля в центре магнита 5 микровариометра происходит компенсация длиннопериодных вариаций.Расчет параметров магнитометра, обеспечивающего компенсацию длиннопериодных вариаций, производится по формулея=Н з 1 п 1 (1) где е - цена деления вариометра в гаммах на одну минуту угловото поворота подвеснойМ Мрсистемы Н. - з - магнитноер ф +Я)3поле, создаваемое подвесной системой вариометра в центре магнита 5 микровариометра и направленное вдоль оси его намагничивания,Работает магнитометр следующим образом, При изменении магнитного доля подвесная система вариометра, отклонившись от первоначального положвния, компенсирует изменение магнитного поля в центре подвижного магнита микровариометра. Микровариометр при этом регистрирует только короткопериодные вариации в диапазоне частот, ограниченном с двух сторон периодами собственных колебаний подвесных систем микровариометра и вариометра. Период собственных колебаний подвеснойсистемы вариометра описывается формулойТо - 2(1(а ЬМ)ф с (2) 5 где 1 - момент инерции подвесной системы,ЬМ=М - М, причем МЬМ. Из формулы (2) видно, что, подбирая магнитный момент Мр близким по величине к магнитному моменту М и одновременно уменьшая цену де ления вариометра с помощью магнита чувствительности 10, можно значительно увеличить период собственных колебаний подвесной системы вариометра. Например, вариометр, у которого цена деления равна 2,3 у/, 15 магнитные моменты антипараллельных магнитов М=60 ед. СЙЬ, АМ=1 ед. С 65, момент инерции;подвесной системы 1=6 см, обладает периодом собственных колебаний 60 сек, При этом в центре подвижного магнита 5 20 микровариометра на расстоянии К=8 см выполняется условие компенсации длиннопериодных вариаций.Таким образом, установка антипараллельного мапнита на подвеоной системе вариомет ра обеспечивает расширение частотного диапазона,регистрации магнитометра при одновременном сохранении способности вариометра компенсировать длиннопериодные вариации в центре микровариометра.30 Частотный диапазон регистрации опытногоэкземпляра магнитометра, изготовленного в ИЗМИРАН, составляет 10 -- 5 Гц.35Формула изобретенияМагнитометр для регистрацин короткоперподных вариаций, состоящий из микроварио метра и вариометра с подвижным магнитомна;подвесной системе и магнитом на кварцевой рамке, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона регистрации короткопвриодных вариаций, на под весной системе вариометра установлен антипараллельный матнит, магнитный момент которого близок магнитному моменту подвижного магнита.Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе1. Ст, В. Н, Боброва, Вестник АН СССР2, 1963.2, Патент ФРГ1067607, кл. 42 с 43, 1960,561919 Зверев оставит ан едакт ред А, Галахов ПодписиР пография, пр. Сапунова, 2 Заказ 1950/18ЦНИИП Изд, Мо 525 осударственного кпо делам изобр 3035, Москва, ЖТираж итета Совета ений и открыт Раушская наб Корректор Л. Котова 725Министров Сйд. 4/5