Способ измерения вариаций составляющей напряженности магнитного поля

332403 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт, свидетельства ЪоЗаявлено 09.17,1965 ( 1002727/26-25)с присоединением заявки чсПриоритетОпубликовано 14,111,1972. Бюллетень М 1Дата опубликования описания 25 Л,1972 Л 1, Кл. б 01 ч 3/ Комитет па делам Изобретений и открыти при Совете Министров СССР, П, Хвостов и В, А. Прищепо аявитель СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВАРИАЦИЙ ОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОсеост внутри ов) 3, 4, аемых от Оси с сим метр поля Т в при кот Т и ма ваны в асположены под углом льно вектора магнитного плоскости.влена такая сила тока, суммы магнитного поля контуров Т ориентироскости перпендикулярно объеве датчиков 1 и 2 поля Т, и Тв ориептирооленоидов рично относитеоднои с нимтурах устаноорой векторынитного полятой же плоТ, причем всуммарноготречно. вектору векторь ваны "вс аллельная им из них ленпя усиитель 8, и удвоенной 2 ХТ ревариацшом плоско алогччо Изобретение относится к области геофизиеских исследований и магнитотеллургическим методам разведки.Известен способ измерения вариаций составляющей напряженности магнитного поля с помощью квантовых магнитометров, на входе которых частота сигнала пропорциональна модулю вектора напряженности магнитного поля.Однако известным способом невозможно осуществлять непрерывные измерения и регистрировать короткопериодные вариации составляющих напряженности магнитного поля.Предложенный способ отличается от известного тем, что определяют удвоенную величину вариаций составляющей напряженности магнитного поля по разности показаний двух датчиков модуля вектора, в объеме которых поворачивают вектор магнитного поля в противоположные стороны с помощью идентичных и последовательно включенных контуров тока, расположенных симметрично относительно вектора магнитного поля.Это позволяет значительно повысить точность измерений и ускорить процесс измерений.Способ может быть реализован устройством, изображенным на фиг. 1.Два квантовых датчика 1 и 2, частота сигналов на выходе которых пропорциональна значениям модуля вектора напря магнитного поля Т, расположень идентичных контуров (пли соленоид включенных последовательно и пит сточнш(а постоянного тока 5. Составляющая вариаций ЛТ парвекторам Т, и Т., суммируется с оди вычитается из другого.Сигналы датчиков 1 и 2 после услителями б и 7 поступают па смесразность частот, пропорциональнаявеличине составляющей вариацийгистрируется частотомером 9. Для измерения составляющейХТУ в направленш, перпендикуляр 0 сти векторов Т, Т используют а15 20 25 30 6065 систему датчиков, повернутую вокруг вектог.ра Т на угол - ,гСоставляющую вариаций в направлении вектора Т измеряют известным способом.Поскольку контуры 3 и 4 идентичны, расположены симметрично относительно вектора Т и соединены последовательно, при изменении силы тока одного из контуров сила тока другого контура изменяется на ту же величину, и изменению модуля вектора Т 1 соответствует такое же изменение модуля вектора Т, а разность модулей (Т, - Т,) остается неизменной, Нестабильность тока в контурах 3 и 4 практически не влияет на показания частотомера 9, лишь несколько меняется направление векторов Т, и Т.На фиг. 2 изображена функциональная схема устройства, позволяющего снизить влияние нестабильности тока в контурах 3 и 4,Соосно с контурами 3 и 4 расположены дополнительные контуры тока 10 и 11, также включенные последовательно и питаемые током с выхода фазового детектора 12, сравнивающего частоту сигнала на выходе усилителя б с частотой опорного генератора 13.Обратная связь по полю обеспечивает синхронизацию частоты генерации датчика 1 с частотой опорного генератора, а следовательно и постоянство модуля вектора Т,.С помощью контуров 10 и 11 автоматически компенсируются изменения модуля векторов Т, и Т обусловленные нестабильностью тока контуров 3 и 4. На фиг. 3 изображена функциональная схема устройства со вспомогательными контурами, упрощающими схему и облегчающими ее настройку.Сигналы с выхода усилителей б и 7 поступают на вход фазового детектора 14, а с выхода фазового детектора в катушку обратной связи 1 б, центр которой совпадает с центром датчика 2, а ось ориентирована параллельно вектору Т,.За счет обратной связи по полю осуществляется синхронизация частот датчиков 2 и 1, т. е. компенсируется разность модулей Т, и Т Сила тока обратной связи, пропорциональная удвоенной величине составляющей вариации 2 ЬТ., регистрируется регистратором 1 б,Преимущество схемы, изображенной на фиг. 3 по сравнению со схемой, изображенной на фиг. 1, состоит в том, что отпадает необходимость регистрации частоты.Для правильной настройки аппаратуры нужно, чтооы оси контуров были расположены симметрично относительно вектора Т.Контуры вместе с датчиками поворачивают вокруг оси, перпендикулярной плоскости, проходящей через оси контуров 3 и 4, и закрепляют в таком положении, прп котором показания 35 4 О 45 о 55 4регистратора 1 б не зависят от изменения силытока в контурах 3 и 4. Необходимо также, чтобы оси контуров 3 и 4 находились в одной плоскости с вектором Т. Отклонение от заданной плоскости контролируют с помощью катушки 17, центр которой совпадает с центром датчика 1, а ось перпендикулярна плоскости, проходящей через осп оптуров 3 и 4,Катушка 17 питается от источника 18 током различной полярности, при этом следят за показаниями регистратора 1 б, Если показания регистратора при различной полярности тока различны, поворачивают контуры с датчиками вокруг оси, проходящей через центры датчиков, до совмещения плоскости, проходящей через оси контуров 3 и 4, с вектором Т. При этом показания регистратора становятся равными, независимо от направления тока в катушке 17,В контурах 3 и 4 необходимо установить таую силу тока, при которой векторы Т, и Т, ориентируются перпендикулярно вектору Т,Для контроля направления векторов Т, и Т служит катушка 19, ось которой параллельна вектору Т. Катушка 19 питается током от источника 20. Изменяя полярность катушки 19, наблюдают показания регистратора 1 б. Если показания различны при разной полярности катушки, то изменяют силу гока в контурах 3 и 4 до такого значения, при котором показания регистратора равны при различной полярности включения катушки 19.Таким образом, осуществляют настройку устройства при его установке на пунктах измерения.Предложенный способ может быть применен также для регистрации вариаций градиента составляющих магнитного поля. Последнее необходимо как для магнитотеллурических методов разведки, так и для целей отделения геомагнптных вариаций, имеющих большую протяженность и малые значения градиента, от вариаций, обусловленных промышленными об.ьектамп и электрическими сетями, имеющих малую протяженность и большие значения градиента. Для измерения вариаций градиента составляющих магнитного поля поворачивают ось контура 4 параллельно оси контура 3. При этом вектор Т, ориентируется в ту же сторону, в которую направлен вектор Т,. В этом случае показания регистратора 1 б изменяются пропорционально разности значений ЬТ и ЬТх, в объеме датчика 1 и 2, т. е. пропорционально вариации градиента составляющей.Датчики 1 и 2 могут располагаться на различных платформах и на разном удалении.Способ измерения вариаций составляющей напряженности магнитного поля с помощью датчика модуля вектора, при котором осуществляют поворот вектора магнитного поля в заданное направление с помощью вспомогательных контуров тока, питаемых от стабилизированного источника тока, отлссча(ощасйся тем, что, с целью повышения точности и ускорения процесса измерений, определяюг удвоенную величину вариаций составляющей напряженности магнитного поля по разности показаний двух датчиков модуля вектора, в 5 объеме которых поворачивают вектор магнитного поля в противоположные стороны с помощью идентичных и последовательно включенных контуров тока, расположенных симметрично относительно вектора магнитного 10 поля.332403 1 Риг.5 Составитель Л. Байдакова Техред Л, Богданова Корректор О. Тюрина Редактор Т, Орловская Заказ 1013/5 Изд,362 Тираж 448 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж-З 5, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2