Квантовый компонентный магнитолетр

Союз Советских Социалистических Республик382989 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельства-Заявлено 14,1.1971 ( 1606263/26-25).Ч. Кл. 6 01 3/14 с присоединением заявки ХПриоритет -Опубликовано 23 Х.1973. Бюллетень23Дата опубликования описания 31 1.1974 Государственный комитет Совета Министров СССР па делам изобретений и открытийУДК 550.838(088,8) Авторыизобретения В. П. Прошин и В. В. Ушаков МЪФ Специальное конструкторское бюро физического приборостроения Института земного магнетизма, ионосферы н распространения радиоволн АН СССРЗаявитель КВАНТОВЫЙ КОМПОНЕНТНЫЙ МАГНИТОМЕТР Изобретение относится к геофизическому приборостроению, в частности к приборам, используемым для измерения магнитного поля Земли в движении.Известны подобные устройства, в которых использован датчик протонного магнитометра с системой токовых колец, жестко связаццых с системой координат носителя. Определение компонент производится счетно-решающим устройством, в которое вводятся значения компонент магнитного поля и поправки па углы наклона, постоянно измеряемые гиросистемами носителя.Недостатком такой схемы построения прибора, особенно в условиях буксируемой гондолы, является необходимость дополнительного размещения приборов, измеряющих параметры двикения гондолы, а следовательно, увеличения сигнальных жил кабель-буксира и снижения точности измерений магцитцого поля за счет собственной переменной намагниченности элементов гироприборов.Цель изобретения - измерение абсолютных значении компонент геомагццтного поля квантовыми датчиками полного вектора магнитного поля, увеличение точности измерений и упрощение конструкции.Это достигается тем, что стабилизируется колечная система, выполненная в виде маятниковой усеченной сферы с проточками для токовых колец и двумя успокоителямц в вндс Ъ-образных трубок с жидкостью по краям сферы, а датчик с системой ориентации устанавливается в направленц, магнитного мс рцдцана.На фиг, 1 представлена блок-схема предлагаемого квантового компонентного магнитометра; ца фиг. 2 - вертикальный разрез вдоль цродольцой осц гондолы; ца фцг. 3 - 10 разрез колечной системы по Л - Л на фцг, 2;на фцг, 4 показано место установки ртутных успокотелей; ца фцг. 5- схема работы ртутных успокоителсй.В цемагццтцой гондоле 1 (см. фцг. 1), 15 буксируемой на кабель-тросе 2 за кораблем3, расположен квантовый магцпточувствительный датчик 4 с колечной системой 5 токовой компенсации. В носовой части гондолы расположен блок 6 формирования сцгпа ла. Датчик 4 устанавливается по направлению магнитного меридиана электродвигателем 7 системы полуавтоматической ориентации датчика 8. Электродвигатель 7 расположен па расстоянии, исключающем влияние 25 собственной намагниченности на показаниямагнцтометра. Счетно-решающее устройство 9 ц регистратор 1 Г) расположены ца корабле 3.Датчик 4 магнцтометра (см, фш. 2), рас положенный в центре колечной системы 5 токовой компенсации, закреплен на кроцштей.пе 11, имеющем вертикальную ось вращения, связаццую посредстгом червячпой перс- дачи 12, зубчатых колес И и вала 11 с электродвигателем 7 системы ориентации датчика в направлении вектора магнитного 5 поля, Колечцая система 5 токовой компенсации выполнена из пемагцитцого материала в виде полой усеченной сферы и закреплена с помощью кардацового кольца 15, кроцштсйна 1 б и цемагц,тцых подшипников на кор пусе 17. На царужцой поверхности сферы имеются выточки 18 (см, фиг. 3), которые заполнены проводами 19 системы 5 колечцой токовой компенсации. Успокоптели 20, выполненные в виде (-образцых трубок (см. фпг. )5 3 и 4), закреплены ца наружной поверяюсти сферы в вертикальцои плоскости параллельцой продольцой оси гондолы ц заполнены жидкостью 21, например ртутью (см.фиг. 4). 20При измерении абсолютных значений компопецт геомагнитцого поля используются метод наложения и метод компенсации. По первому методу вычисляются компоцсцты по следующим формулам: 25т 12 - т,Л =-.д(т,- - т, "т-)( =: ф Т. - Р30где:Т, - суммарное значение напряженностимагцитцого поля при дополнительном поле колец в направлении вертикальной компоненты; 35Т, - суммарное значецие напряженностимагцитцого поля при дополцительном поле колец в направлении, цротнвоположцом вертикальной компоненте; 40Т - значение вектора магццтцого поляЗемли.По второму методу одна компонента компенсируется магнитцым полем, равным по величине и ооратцым по знаку, а вторая изме ряется датчиком.В датчике магцитомепра при обесточспцой колечцой системе вырабатывается сигнал, пропорциональный напряженности полного вектора геомагцптцого поля. Для определе цпя компоцецт магцитцого поля Земли колечной системой за ается реверсивное дополнительное поле в вертикальном направлеции, и датчик вырабатывает сигнал, пропорциональный сумме векторов дополнительного поля. 55 Для определеция компонент магнитного по.ля Земли колечной системой задается реверсивное дополнительное поле в вертикальном направлении, и датчик вырабатывает сигнал, пропорциональный сумме век торов дополцительцого поля и магнитного поля Земли, Эти сгицалы после соответствующего формирования и усиления по кабель-буксиру передаются в счетно-решающееС колечцой системой связан жидкостный маятник в виде -образной трубки, заполпеццой ртутью (см. фиг. 5). Собствеццый перцод жидкостного маятника Т= 2-. ,(2)(точка А - уровень ртути в трубках; точкаВ - центр подвески колечцой системы).Причем ТТ(3) Относительно осц подвески возникает возмущающий момецт, величина которого Моо-.1, = т(; .(4) Одновременно линия новерхпости ртути ь 1-образной трубке переходит в положение кажущегося горизонта, в результате чего возникает компенсирующий момент, величица которого оМоо. - 2Т2 п( 2Т(5) Для выполнения условия динамическогоравновесия необходимо, чтобы(6) 41 ооои,- 4 коо:о. Яс:=2 У -Г2 ад ., 1 Р. (7) Выполнение условия (6) может быть достигнуто подбором сечения трубки Р для заданного диапазона ускорений, удовлетворяющего уравнению (7). Если уровень ртуустройство и регистрцруюгцую систему. Гондола, буксируемая за кораблем, испытывает продольные ускорения, которые воздейств.- ют ца маятниковую систему токовой ко- пецсации и тем самым отклоняют ось колечной системы от истинной вертикали ца углы, пропорциональные величине продольных ускорений, Для уменьшения этих углов отклонеция оси колечной системы от вертикали, а следовательно, для увеличепця точюстц измерения компонент, разработаны специальные "успокоители в виде Ч-образных трубок, заполненных ртутью. Принцип действия успокоптелей состоит в следующем. Пусть па колечцую систему, представляющую собой маятник, действует горизонтальное ускорецие, величица которого / (см. фиг, 5). Собственный период этого маятникати в трубке будет совмещен с осью вращения маятника (а=О), то ис=26 - Р(8) и потребная площадь сечения трубки практически не зависит от величины и характера возмущающего горизонтального ускорения. 10 Предмет изобретения Квантовый компонентный магнитометр,содержащий магпиточувствительный датчикс оптической системой ориентации, блок фор мирования сигнала, счетное решающее устройство, регистратор, колечную систему токовой компенсации, немагнитную гондолу, от,гичаюиийся тем, что, с целью измерения абсолютных значений компонент магнитного поля Земли в движении и упрощения конструкции, в нем колечная система токовой компенсации, в центре которой установлен датчик, ориентируемый в направлении магнитного меридиана электроприводом, выполнена в виде полой маятниковой стабилизированной в вертикали усеченной сферы с проточками для токовых колец и двумя успокоителями в виде Ч-образных трубок, заполненных жидкостью, например ртутью,2524/14НИИПИ Г 5 Подписное инистров СССР ак ннографня Калужского областно полиграфии и книжноЯ торговли Я 1 алоярославецкая городска управления издательст АБ 17 1 72 Изд.975 ударственного комитета по делам изобретений Москва, Ж, Раушская