Устройство для определения координат и магнитного момента дипольного источника поля

И ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИ СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)(64) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ И МАГНИТНОГО МОМЕНТА ДИПОЛЬНОГО ИСТОЧНИКА ПОЛЯ(67) Изобретение относится к измерительной технике. Может быть использовано для определениякоординат и магнитного момента (ММ) дипольногоисточника поля, например, в геофизике для проведения магниторазведочных работ, в судостроительной промышленности для обеспечения навигационного оборудования, в медицине дпя диагностики итл. Целью изобетения является повышение точности определения координат ММ дипольного исю) Я (и) 1279376 А 1 Я) 5 061 КЗЗ ОХ точника поля и упрощение конструкции блока первичных преобразователей (БПП), Для достижения этой цели в устройство введены двенадцать компенсационных катушек 15 - 26, блок 14 сложения, подвижная платформа 27, на которой размещен БПП, На чертеже также показаны БПП, состоящий из жесткого магнитного основания 1, трех - и двух- компонентных преобразователей 2 и 3 и 4 и 5 соответственно, усилительно-преобразовательные блоки 6 - 9, генератор 10 переменной ЭДС, блоки 11 и 12 вычитания, вычислительный блок 13. В устройстве осуществляется автокомпенсация однородного магнитного поля, что обеспечивает более высокую точность определения координат и магнитного момента дипольного источника магнитного поля. 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения координат и магнитного мо. мента дипольного источника поля, напри. мер, в геофизике для проведения магниторазведочных работ, в судостроительной промышленнссти для обеспечения навигационного Оборудования В медицине для диаГностики и т,д.Цель изобретения - повышение точно сти определения координат и магнитного момента дипольного источника поля и упрощение конструкции блока первичных преобразователей.Иа фиг, 1 изображена структурная схема устройства; на фиг,2пространственное располо 2 ен(48 магниточувствительнь(х преобразователей.Устройства содержит (см, фиг, 11 блок первичных преобразователей, состоя(ций из жесткого немагнитнога основания 1, трехкомпонентных магниточувствительных преобразователей 2 и 3 и двухкомпонентных магниточувствительных преобразомтелей 4 и 5, усиди;ельно-преобразовательные блоки 6-9, генератор переменной ЗДС 10, блоки вычитания 11 и 12, еЫчислительный блОк 13, блок сложения 1(4 двенадцать идентичнь(х компенсационнь(х катушек 15-26 и подвижную платформу 27. Выход генератора 10 подклю:(ен к первым входам блоков 6-9 и преобразователей 2-5, Входы блоков 11 и 14 подключены к выходам блоков 6 и 7, а входы блока 12 подключены к выходам блоков 6 и 9. Выход преобразователя 2 подключен и второму входу блока 6, выход преобразоватеея 3 ПОДключен к вторОму ВхоДу блока 7, ОБХОД преобразователя 4 падклачен к второму входу блока 8, выход преоб(разователя 5 ПОДкл(ачен к Второму ВхоДу 0 ЯОка 9, Выходы блоков 11 и 12 подклЕочены к входу вычислительного блока 13. Кату(цки 15, 18, 21, 24 включены последовательно и согласно. а их Выходны 8 кОнцы падкл(ач 8 ны к первому и второму выходам блока 14, Катушки 16, 19, 22 и 25 Вкючены последовательно и сйгласно, а их вь(хадные кОнцы подкх(Сцены к третьему и четвертому Выходам блока 14, Катуецки 17, 20, 23 и 26 вклЕочены последовательно и согласно, а их Выходные концы пОдклЕачены к пятому и ецестаму выходам блока 14, Катушки 15, 16, 17 расположаны на преобразователе 2, катушки 18, 19, 20 расположены нз пр 80 боазовател 8 3, катушки 21, 22, 23 расположены на г(реобразс Вателе 4, катушки 24, 25, 26 расположены на преобразователе 5. На подвижной платформе 27 располокен блок ерви с(х преобра О В 3 т 8 л с й, П 2 и э т 0 м (с 1, ф и Г, 2 ) 5 10 15 ОО 2( с(2 35 4 ЕЕ 45 59 " " 0.2 трехкомпонентные магниточувствительнье преобразователи 20 и 29 расположены на оси ОХ прямоугольной системы координат ОЛУ а двухкомпанентные маГниточувствительные преобразователи 30 и 31 расположены на Оси От системы координат, (1 реОбразователи 3 О и 31 расположены симметрично относительно начала координат точки 0 системы 0,(У 7 причем установлены так, что одно из наг.равлений измеряемых сосГавля(ощиу параметоов маГнитнОГО полл кажДым из зтиУ г(РссбРсззовати 28 й соосна оси ОУ, а другое направление измеряемых составляющих параметров магнитного поля ка 2 дьм из указанных преобразователей параллельно оси О 7. Преобразователи 28 и 29 установлены ак, что направления измеряемых сос 7 авляющих Г(а;2 аметрав маГнитноГО поля каждым из этих преобразователей коллинеарны соответству(ощим осям ОХ, ОУ, 01 системь координет 07 У.Устройства работает следующим образом,На первые входы преобразователей 2-5 (см. фиг.1) подается с генератора 1 О переменная ЗДС, возбуждающая зти преобразователи. В результате этого на выходе каждого из преобразова 7 елей появляются ЗДС второй Гармоники, каждая из кот 02 ых пропорциональна одной из трех саставля(0- щих магнитной индукции, созданной маг- ИТНЫМ МОМОНТОМ ДПОЛЯ и ОДНОРОДНЫМ МВГНИТНЬ(М Г 02(ем сЗПРИМВР ГеамаГНИТНЫМ, Выходнь(8 сиГналы с Греаоразоват 8 лей 2-5 усиливаются и детектируются В соответству(ощих блоках 6-9, а затем подаются на вхоДЫ блоков вычитанЯ 11 и 12, ВыхоДные сигнал с боо 6 и 7 одючены к ходам блока сложения 14, В злаке 14 осуществля ТСЯ СЛОжеНИВ СИГНс 2 ЛОВ, ПРОПОРЦИОНВЛЬ" ных составляющим векторов магнитной индукции, измеренных преобразователями 2 и 3, Выходные сигналы с блока 14. пропорциональные состзвля(ощим вн 8 шнеГО ОднООоднОГО маГитнОГО и 2 ля и состаВляющим вектора маГ(иГнОЙ индукции, созданной диполем в тачке си 7 метр (и преобразователей 2 3, 4 и :2, поступают В компенсационные атушки 15-26, Осуц(ес 1 вляя с(втОКОмп 8 нсаци(а ОднаооднОГО магнитнОГО поля, дсйстВу(ощего на магнигочувствительные (7 реобразовотели 2-5, В блоке 11 осуществляется Выч(тау(ие си(валов, пропорциональных составля(оцЕм В 8 ктаоов маГнит" ой индукции, змеряемых гОеобразователгми 2 и 3, а В блоке 12 осуществляется Е 2 Ь(ч(7 сЗНИ 8 СИГН ВЛОВ, Г 2 ОГ(ОРЦИОНсЗЛЬЕ(ЫХ СО- стэвляющим 087(2(ЗОВ магнитной индукции, из(с(еряемых пр(;(26)2 азователями 4 и 5. СиГ- нзль с б/(ОУОВи 2, (ОНО)Цианальныеразностям векторов магнитной индукции, поступают на вычислительный блок 13, В блоке 13 по сигналал; пропорциональным разностям составляющих векторов магнитной индукции, осуществляется определение пространственных производных, характаризующих тенэор градиента магнитной индукции в точке пространства, относительно которой рэсположепы преобразователи 28 и 29, 30 и 31 (см, фиг, 2). При перемещении подвижной платформы 27 определяют пространственные производные, характеризующие тензорь 1 второго ранга, как минимум в двух точках пространства, По каждому тензору градиента вектора магнитной индукции в соответствующей точке пространства определяют единичный радиус-вектор дипольного источника с точностью до четырех направлений,Если из полученных направлений радиус-векторов пересекутся в одной точке пространства только два направления, то эта точка и соответствует местоположенио диполя. По радиус-вектору и пространственным производным вектора магнитной индукции, измеренным в одной из точек пространства, определяют магнитный момент дипольного источника поля. Единичные радиус-векторы могут пересекаться в нескольких точках пространства. В таком случае по каждому радиус-вектору точки пересечения направлений единичных радиус- векторов и пространственным производным магнитной индукции. характеризующим тензоры второгО ранга в каждой иэ двух точек пространства, определяют возможные векторы магнитного момента диполя, При пересечении в одной точке пространства истинных направлений единичных радиус-векторов и пересечении в других точках пространства ложных направлений единичных радиус-векторов местоположение дипольного, источника определяется по равенству векторов магнитных моментов в одной из точек пересечений, вычисленньх по измеренным пространственным производным векторов магнитной индукции в двух точках про 20 25 30 35 40 странства. Если какие-то направления единичных радиус-векторов совпадают, то дипольный источник находится на оси, совпадающей с одним из направлений этих векторов. В таком случае по измеренным пространственным производным и местоположениям точек измерения данных пространственных производных векторов магнитной индукции определяют расстояние до диполя, а затем и вектор магнитного момента этого диполя, Определение координат и магнитного момента дипольного источника поля по измеряемым параметрам осуществляется в блоке 13.В устройстве по сравнению с прототипом определение координат и магнитного момента дипольного источника поля осуществляется только по разностям компонент векторов магнитной индукции, измеренных в выбранных точках пространства, что повышает точность определяемых параметров, так как не требуется измерять для этих целей магнитное поле, созданное дипольным источником. Кроме того, в устройстве осуществляется автокомпенсация однородного магнитного поля, действующего на магниточувствительные преобразователи, что повышает точность измерения разностей составляющих векторов магнитной индукции по сравнению с прототипом более чем на порядок, а значит, устройство обеспечивает более высокую точность определения координат и магнитного момента дипольного источника поля, причем в устройстве по сравнению с прототипом блок первичных преобразователей содержит не три, а два трехкомпонентных магниточувствительных преобразователя, что значительно упрощает конструкцию этого блока,56) Авторское свидетельство СССР М 789949, кл; С 01 й 33/00.ЕЕЕ "Тгапз оп Мадпетс" чо 1, МА 6-11, йо 2, Мэгсй 1975, р, 701-707,Семенов В,Г, Труды ВНИИМ, Сб, "Методы и средства точных машинных измерений", -Л,: 1980. с. 3-19, 50Формула изобретенияУСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ И МАГНИТНОГО МОМЕНТА ДИПОЛЫ-ОГО ИСТОЧНИКА ПОЛЯ, содер жащее блок первичных преобразователей, состоящий из жесткого немагнитного основания, двум трехкомпонентных магниточувствительных преобразователей, расположенных на оси ОХ прямоугольной системы координат ОХУЕ данного основания, и двух двухкомпонентных магниточувствительных преобразователей, расположенных на оси ОУ указанной системы координат данного основания, четыре усилительно-преобразовательных блока, генератора переменной ЭДС, выход которого подключен к первым входам усилительно-поеобраэовательных блоков иаказ 3333 Произв венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 магниточувствительных преобразователей, два блока вычитания, входы одного из которых подключены к выходам первых двух усилительно-преобразовательных блоков, соединенных своими вторыми входами с выходами двух симметрично расположенных относительно начала координат точки О трехкомпонентных преобразователей, а входы второго блока вычитания подключены к выходам третьего и четвертого усилительно-преобразовательных блоков, соединенных своими вторыми входами с выходами симметрично расположенных относительно начала координат двух двух- .15 компонентных преобразователей, и вычислительный блок, входы которого подключены к выходам блоков вычитания, трехкомпонентные магниточувствительные преобразователи установлены так, что на правления измеряемых составляющих параметров магнитного поля каждым из этих преобразователей коллинеарны осям системы координат ОХУЕ, каждый из двухкомпонентних магниточувствительных 25 преобразователей установлен так, что одно из направлений измеряемых составляяющих параметров магнитного поля каждым двухкомпонентным преобразователем соосно оси ОУ, а другое направле ние измеряемых составляющих параметров магнитного поля каждым из этих преобразователей параллельно оси ОЕ, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и упрощения блока первичных преобразователей, оно снабжено двенадцатью компенсационными катушками, блоком сложения и подвижной платформой, на которой размещен блок первичных преобразователей, на каждом магниточувствительном преобразователе расположены три компенсационные катушки, оси катушек, расположенных на каждом магниточувствительном преобразователе, коллинеарны осям системы координат ОХУ 2, четыре компенсационные катушки, оси которых коллинеарны оси 02, включены последовательно и согласно, четыре компенсационные катушки, оси которых коллинеарны оси О т, включены последовательно и согласно, четыре компенсационные катушки, оси которых соосны оси ОХ, включены последовательно и согласно, при этом свободные выходы катушек подключены к выходам блока сложения, входы которого подключены к выходам первого и второго усилительно. преобразовательных блоков.