Устройство для определения геомагнитного поля на подвижном носителе

(55 С 01 й 33/02 ьП Б ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКН) СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградское отделение Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР (72) Р.Г.Скрынников, Ю.А,Копытенко, Е,Н.Розе, И.Г.Золотов и С.Н.Домарацкий (53) 621,317,44 (088.8)(56) Копытенко Ю,А. и др, Диагностический магнитовариационный комплекс для исследования неоднородной структуры ионосферы. - В сб.: Системы авто 1 атизации геофизических исследований. Апатиты, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПОДВИЖНОМ НОСИТЕЛЕ(57) Изобретение относится к технике магнитных измерений и преимущественно предназначено для проведения морской магнитной съемки с борта судна-носителя и излучения аномальной части геомагнитного поля в условиях помех от геомагнитных вариаций. волнения моря, качки носителя, постоянных и переменных магнитных полей, создаваемых самим носителем, особенно в тех случаях. когда величина помех превышает измеряемый сигнал. Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается введением в известное устройство блока 10 формирования компонент тензора, блока 11 девиационных поправок, измерителя 12 девиации носителя, блока 13 интегральных значений компонент тензора, блока 14 корреляционной обработки компонент тензора, блока 15 навигационных поправок, интегральной навигационной ситемы 16, таймера 17, блока 19 относительных линейно-угловых поправок и измерителя 20 относительных линейно-угловых перемещений. Устройство также содержит измеритель компонент геомагнитного поля, состоящий из магниточувствительных преобразователей 1-3, измерительных блоков 4-6, аналого-цифровых преобразователей 7 - 9, сумматор 18 и регистрирующий прибор 21. 2 ил.Изобретение относится к магнитнымизмерениям и преимущественно предназначено для проведения морской магнитнойсьемки с борта судна-носителя и изученияаномальной части геомагнитного поля в условиях помех от геомагнитных вариаций,волнения моря, качки носителя, постоянныхи переменных магнитных полей, создаваемых самим носителем, особенно в тех случаях, когда величина помех превышаетизмеряемый сигнал.Целью изобретения является повышение точности измерения,На фиг. 1 представлена блок-схемапредлагаемого устройства; на фиг. 2 - расположение датчиков и измерительных систем.Устройство (фиг, 1) содержит измеритель компонент геомагнитного поля, включающий в себя магниточувствительныепреобразователи 1-3 (МЧП), измерительные блоки 4-6, аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 7 - 9, при этом выходы АЦПсоединены с входом блока 10 формирования компонент тенэора. К другому входублока 10 подсоединен через общую шинувыход блока 11 девиационных поправок,связанный с измерителем 12 девиации носителя. Выходы блока 10 соединены с входами блока 13 интегральных значенийкомпонент тензора и блока 14 корреляционной обработки компонент тензора. Приэтом с другим входом блока 14 соединенвыход блока 15 навигационных поправок,связанный с интегральной навигационнойсистемой 16. Выходы блоков 10, 13, и 14через общую шину, к которой подключентаймер 17, соединены с входом сумматора18, С другим входом сумматора соединенвыход блока 19 относительных линейно-угловых поправок, связанный с измерителем20 относительных линейно-угловых перемещений датчиков. Выход сумматора соединен с регистрационным прибором 21,На фиг, 2 точки А(М 1), В(МБ), С(Мб), 0(М 7)- вершины тетраэдра, е которых расположены магниточувствительные преобразователи; г(М 4) - точка установки гировертикали игирокомпаса (интегральной навигационнойсистемы) и лазерного излучателя; М 1, М 2, Мэ- измерительные точки, т.е. вершины измерительного треугольника; О, 1.4. 1 7 - измерительные лучи вершины В; 12, 1 л, И -измерительные лучи вершины С; О, 1 в, Ь -измерительные лучи вершины; (.1 о, 111, 02 -соединяющие лучи измерительного треугольника; 11 з, 1 14 - измерительные лучиточки Р,Устройство работает следующим образом.Установленные на подвижном носителе пространственно разнесенные по трем координатным осям трехкомпонентные магниточувствительные преобразователи 1-3, соединенные между собой жесткими базами, измеряют геомагнитное поле по каждой компоненте в месте установки каждого датчика и преобразуют его значение в электрический сигнал, пропорциональный измеряемому полю, Сигнал поступает в измерительные блоки магнитометра 4 - 6 и после усиления и фильтрации в них - на аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 7-9, которые представляют этот сигнал в цифровой форме. С выходов АЦП сигналы от обоих групп трехкомпонентных преобразовате 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 лей по каждой компоненте х, у, а подаются на блок 10 формирования компонент тензора, производящий попарное вычитание энэчений поля по каждой компоненте,формируя тензор, состоящий из значенийдевяти градиентов геомагнитного поля потрем осям:Тх 1-Тх 2, Тх 1-ТхЗ, Тх 1-Тх 4Т= Ту 1-Ту 2, Ту 1-Туз, Ту 1-Ту 4Т,1-Т,2, Т,1-т,э, Т,1-Т,4На другой вход блока 10 формированиякомпонент тенэора подаются сигналы девиационных поправок от блока 11 девиационных поправок, связанного с измерителем 12девиации носителя.В общем виде связь компонент тензорагеомагнитного поля на подвижном носителев объемно-разнесенных датчиках можетбыть представлена в видеТк - Т 1 + (Ьк у) Т 1 + Ок,где Тк - вектор геомагнитного поля в точкеКТ 1 - вектор геомагнитного поля в точкеначального отсчета;О - вектор девиации носителя;ЬЯ вектор направления магнитной осидатчика.Поскольку каждый измерительный датчик расположен на разном расстоянии отмагнитных масс, определяющих девиациюсудна, в точке расположения каждого датчика существует своя девиационная поправкаО,Блок 11 осуществляет синхронную выборку компонент магнитной девиации носителя и их пересчет в точку расположениякаждого датчика, откуда они поступают вблок 10, где вычитаются из сформированных значений градиентов геомагнитного поля.Сигналы с выхода блока 10 поступают вблок 13 интегральных значений компоненттензора, который интегрИрует значениякомпонент темэора геомагнитного поля эаРабота всего устройства синхронизируется таймером 20, Он определяет моментысчитывания сигналое с измерительных датчиков в градиентном режиме, формирования из этих величин градиентов тензора,вычитания из показаний измерительных каналов девиационных поправок, моментывведения навигационных и линейно-угловых поправок,Регистрирующий прибор 21 представляет результаты в виде объемных графиков(три трехмерных графика на каждую областьизмерения) или девятикомпонентных таблиц на каждую область измерг:ния,Грехкомпонентные магчиточувствительные преобразоаатели гЛ 1, М 5. Мб, Мтустановлены е вершинах те 1 раэдра А, В, С,О и соединены между собой жесткими базами, В точках М 1, М 2, М 3 - вершинах измерительного треугольника также расположенытрехкомпонентные МЧП, образующие с точками М 1, М, Ма, М 7 градиентометрическуюсистему по осям Х, У, 7. Точка ЦМ 4) - точкаустановки гирооертикали и гирокомпаса, задающих угловые координаты системы, т.е.направление хода судна и его вертикальноеотклонение, В этой же точке расположен илазерный излучатель, лучи которого направлены а вершины тетраэдра. Каждая измерительная точка М 1, М 2, М 3 связана с другимиточками тремя лучами лазера, позволяющими триангуляцией определить взаимные линейно-угловые перемещения каждой парытрехкомпонентных датчиков. Лазерный источник, жестко связанный с тетраэдром, дополнительно связан лучами сировертикалььз,что позволяет измерять линейно-угловыеперемещения тетраэдра, как единого целого, относительно гиронертикали.Измеритель компонент геомагнитногополя представляет собой 6 трехкомпонентных каналов, каждый из которых состоит иэМЧП, измерительных блоков магнитометров и АЦП, В качестве МЧП используютсяферроэондовые трехкомпонентные датчики. промежутки времени, равные несколькимпериодам собственных колебаний носителя.Сигналы с выхода блока 10 параллельнопоступают также в блок 14 корреляционной 5обработки компонент тензора, где сигналытензора обрабатываются по корреляционным признакам одновременно с сигналамиот блока 15 навигационных поправок, связанного с интегральной навигационной си Остемой 16. Блок навигационных поправокосуществляет выборку и пересчет навигационных компонент. поступающих от интегральной навигационной системы,измеряющей углы отклонения носителя по 15трем координатам, в значения поправок кизмерениям геомагнитного поля путем умножения навигационных компонент на величину (масштаб) земного магнитного поляв точке измерения. 20Измеряемые величины можно представить в следующем виде:2=В Т,где В - матрица нормированных коэффициентов направлений магнитных осей датчиков имеет видг 111, ЬЦ, й 13В = Ь 23, 622, Ь 23п 31 п 32, п 33Измеритель 20 относительных линейноугловых перемещений датчиков измеряетразмеры баз между датчиками и угловыенаправления магнитных осей каждого датчика,Блок 19 относительных линейно-угловых поправок пересчитывает поправки налинейно-угловые перемещения датчиков взначения поля по каждом компоненте в месте измерения, после чего они поступают навход сумматора 18. В сумматоре эти линейно-угловые поправки алгебраически суммируются (в зависимости от режима работыустройства) либо с измеренными значениями компонент тензора геомагнитного поля(с внесенными поправками на девиацию) 45(блок 10), либо с результатами корреляционной обработки компонент тензора ( с навигационными поправками) (блок 14).Режим работы предлагаемого устройства определяется условиями эксплуатации, 50т.е. уровнем помех, создаваемым волнением моря и переменными магнитными полями, обусловленными этим волнением, аименно, в случае спокойного моря и отсутствия помех, на вход сумматора поступают 55сигналы с выхода блока 10, в случае малоговолнения и линейных помех - с выходаблока 13, а в случае сильного волнения ипоявления нелинейных помех - с выходаблока 14,Формула изобретения Устройство для определения геомагнитного поля на подвижном носителе содержащее измеритель компонент геомагнитного поля, состоящий из последовательно соединенных магниточувствительных преобразователей, измерительных блоков и аналого-цифровых преобразователей по каждому каналу и последовательно соединенные сумматор и регистрирующий прибор, отл ича ю щеес ятем, что,с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены последовательно сое1666991 Составитель Л.устиноваРедактор Ю.Середа Техред М,Моргентал Корректор В.Гирн акаэ 2521 Тираж 427 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 диненные блок формирования компонент тензора геомагнитного поля, блок корреляционной обработки компонент тензора, блок интегральных значений компонент тензора, последовательно соединенные измеритель девиации носителя и блок девиационных поправок, последовательно соединенные интегральная навигационная система и блок навигационных поправок, последовательно соединенные измеритель линейно-угловых перемещений датчиков й блок относительных линейно-угловых поправок, а также таймер, при этом один из входов блока формирования компонент тензора соединен с выходами аналого-цифровых преобразователей, другой вход - с выходом блока девиационных поправок, второй выход блока форми рования компонент тенэора соединен черезблок интегральных значений компонент тенэора с таймером, второй вход блока корреляционной обработки компонент тензора подключен к сумматору, а третйй вход - к 10 выходу блока навигационных поправок, авыход блока относительных линейно-угловых поправок соединен с вторым входом сумматора.