Ядерно-магнитометрическое устройство

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВИФСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ й 11661475Своз Соввтскнк Соцналнстнцвсинх Ресаублнк(51) М. Кл, 601 ЧЗ нрисоединеынек заявки М куюервтввеыЯ еищт СССР ю дван кариме и вткрытаЯ(23 ПриоритетОпубликовано 05.0 Дата опубликованы юллетень ЗВ 17(73) Зжвителв дена Тр Увого Красного Знамени институт геофнзиьского научного центра АН СССР(54) ЯДЕРНО-МАГЯИТОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТ но змереннямоля,магнитометрравенство яля Изобретение относится к областн магнитных измерений, основанных на принципе ядерного магнитного резонанса н, в частности, на принципе свободной ядерной процессии, и может быть нспользовано в геофизнческнх обсерваториях, прн проведении компонентных измерений магнитного поля Земли а также при физических нсследованнях, где необходимо измерение составляющих постоянных.магннтвых по- лей.Так как последние измерения аналогнчаа компонентным измерениям магнит-: ного поля Земли, то ниже будет идти речь только о компонентных геомагннтных измерениях,Приборы для измерения магнитного поля Земли на принципе ядерного магнитного резонанса измеряют модуль полного вектора Земного поля. Для более полного язтчення магнитного поля необходимо знать вертикальную я горизонтальную состгавляющяе (нлн угол между горизонтальной составляющей н полым вектором, называэмый наклонением) и склонение геомагнитного поля (угол между магнитным нгеографическнм меридианом);Существуют два основных метода компонентных измерений; метод Компенсациии метод Э-х модулей (нлн метод всномогательного поля), Метод компенсации ме-нее точен, поэтому он в основном сейчасне нспользуется.Метод 3-х модулей имеет несколько 19 раз вндностей, нэ нанболее прнемлемымдля автоматнческях измерений являетсяметод, предложенный Беконом 11Во всех этнх приборах нсцольэуютсяколечные системы для создания дополнитф. тельного магнитного поля я делаются тряизмерения поля: ври отсутствии тока вкольцах; при наличия тока в кольцах 1 пряналичии тока обратного нли кратного пер.вому.По трем н определяются составляюшие иНедостаток всех этих овзаключается в том, чтократность токов нужно выдержать с очень высокой точностью, что усложняет изме ренин, а невыполнение этого условия увеличивает погрешность измерений.Известно ядерно-магнитометрическое В устройство дпя измерения элементов геомагнитного поля методом вспомогательного поля, содержащее ядерный Магнитометрс датчиком внутри копечной системы 2.В данном устройстве дпя, определения 16 угла наклонения датчик прибора помещается в ориентированные по магнитному меьридиану кольца и производятся три измерения магнитного поля ядерным магнитометром:131) при отсутствии тока в кольцах (определяют величину истинного магнитного поля То);2) при наличии в кольцах одного направления (определяют величину поля о (Т 1) =(Т +Н,),3) при наличий такого же тока в коль цах обратного направления (.Определяют величину (Т. ) = (Т+ Н 1)переключение тока производится коммутатором поля.,Затем вычисляют угол наклонениями , по формуле:(ОГС СОВт П(т, +7)-фИзвестный ядерно-резонансный прибор имеет следующие недостатки.Неодновременность измерений ТОТ 1 Тчто увеличивает погрешность изме 35 рений угла склонения за счет непостоянства Т так как расчеты угла склонения справедливы в предположении, что магнитное поле То за период 3-х измерений не изменяется.Необходимо выдержать равенство прямого и,обратного тока в кольцах (Н 1 = =Н ) с высокой точностью, т,е. нужно следить за током при измерениях и при необходимости регулировать его величи- ф ну. Реализация этого требования усложняется тем, что при переключении направлениятока может меняться переходное сопротивление контактов.Большой диапазон измеряемых полей, которыи должен обладать используемый ндерный магнитометр Например, чтобы определять составляющие измеряеМого пооля при угле наклонения 72 с погрешностью 0,1 нужно чтобы Т 1,68 То, а Т =35 =2.22 Тотаким образом диапазон составит от 55000 до 122000 или по час" тоте процессии от 2340 Гц до 5190 Гц,Диапазон работы ядерного магннтомотра беэ переключения составляет 2500 (или 100 Гц) поэтому при проведении измерений ядерньм магннтометром необходимо переключение в нем поддиапаэонов измерений одновременно с коммутацией тока.Бель предлагаемого изобретения - повышение точности и упрощение процесса измерения всех составляющих напряженности ма ни 1 ного полнеДля этого в ядерномагнитометрическое устройство дополнительно включены три ядерных магнитометра с датчиками в кольцах и один магнитометр с датчикам вне колец, при этом колечные системы соединены попарно со взаимно встречным способом намотки ориентированы горизонтально во взаимно:перпендикулярных плоскостях и подключены к источнику тока.При определении магнитного наклонения используются идентичные системы колец (например кольца Брвунбека), соэдаюшие дополнительные магнитные поля. Эти системы ориентируются, например, в плоскости географического меридиана и пос-, ледовательно соединены между собой, причем направление намотки колец во 2-й системе противоположно направлению намотки колец 1-й системы. Кольца расположенЬ в разных пунктах на гаком расстоянии, чтобы исключить их взаимное влияние, магнитные поля в этих пунктах одинаковы. Поэтому, если подключить кольца к источнику тока, го в этих 2-х колечных системах будут созданы равные по величине (гак как ток один и тот же) и противоположные по направлению магнигные поля. Таким образом, условие равенства дополнительных полей (Н=Н) выполняется автоматически. Пля измерения суммарного поля в кольцах испопьзуются два ядерных магиигометра, датчики которых помещаются в кольца; для определения модуля измеряемого поля применяется третий магнитометр, датчик которого находится вне колец. Пля определения угла склонения используются еше две системы идентичных колец, ориентированных в плоскости, перпендикулярной плоскости ориентации первой пары колец, например, в плоскости, перпендикулярной плоскости географического меридиана. Принцип намотки этой пары колец и их соединение аналогичны описанным. выше.фиг. 1, 2, 3 поясняют принцип измерения и расчета искомых параметров; наФиг,4 Тираж 6 нЬе од, ул, Проектная, 4 7 661478 8Источники инФормации, принятые во РФмЕ 01 о ЗЕС 1 Оа 11 Оп, Мо 61 агЕ ТЬввнимание пои экспертизе Ее,Ц 5 ИмамРаеМгодца 1 е Вспаол,Моп 1 еге у, С о 21,МУ.1 З 01 СОй Р.й, МОР 1 О 1 ОО 01 О 1 ГЕЕ 2, Авторское свидетельство Сл СР Ргесеаеоо щопе 1 оее 1 е 10 щеоац- ф й 113421, кл. С, 01 У 3/14, 1957,