Компонентный магнитометр

ОЛ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к ьатощкОМю СВЙДвевьСтвз Союз СеевтскинСфцианнстнчеснинРеспублик н 824099(22) Заявлено 09.07. 79 (21) 2793137/18-25 с нрнсоеднненнем заявки М Всудзрстввей квинтет ССЕР вв делан нзейретеннй н втнритнй(088. 8) Онублнковано 230481. Ьюллетена М 15 Дата онублнковання опнсання 25048 1(72) Авторы 4) КОМПОНЕНТНЫЙ МАГНИТОМЕТР а вляери ой составляющей методе компо измереиньи те из е ся кьмпоским ревени явлгнит нентный квантовый етр, сообретение относится к геофизик нно к классу приборов, используемых для измерения составляющих вектора напряженности магнитного поля Земли, как в стационарных условиях, так и в условиях морской магнитной съемки.Известен компонентный магнитометр, содержащий магниточувствительныйдатчик, колечную систему, формирователь сигнала, измерительный блок, вычислительное устройство, блок компенсации, коммутатор, источник питания и регистратор.Работа такого магнитометра основана на измерении полного вектораегеомагнитного поля (1)иего составляющих - горизонтальной(Н)и вертикальной(Е) - при наложении дополнительных полей, создаваемых колечной системой 1.Наиболее близким к обре нню 2держащий колечную систему, магниточувствительный датчик расположенный в центре колечиой системы, последовательно соединенные формирователь сигнала, измерительный блок, вы числительное устройство и регистратор, подключенные к выходу датчика, блок компенсации, подключенный к выходу измерительного блока, коммутатор,подключенный к выходам измерител ного блока и блока компенсации,а та же к колечиой системе,и источник питания ЯИзвестный магнитометр осущест измерения полного вектора Т, а н наложении дополнительных магнитньпГ полей -Н и Х компоненты магнитного ПОНЯ е .Величина вертикальнгеомагиитного поля припенсации опредехщетсязначениям Т и Нвеисваемых х +Их 4) 3При использовании метода дополнения составляющие геомагнитного поля определяются из выражений1;-т н=Гт- о)измеренное значение геомагнитного поля при отсутствиидополнительного поля,- результирующее значение поляпри наложении дополнительного поля 2 , (+) в направлении вертикальной составляющейполя Земли,- результирующее значение поляпри изменении знака дополнительного поля 2 (-) на противоположныйостатком такого магнитометратся наличие погрешности измере - составляющей за счет нератва дополнительных полей, создаколечной системой т. е. Требование равенства дополнительных полей практически означает то, что ток в колечной системе до и после переключения его направления должен сохраняться с ошибкой не более 0,001 мА при его величине порядка 50 мА.Основными факторами, влияющими на неравенство дополнительных полей, являются относительный разброс переходных сопротивлений коммутирующих контактов, который обычно лежит в пределах переходного сопротивления контакта, увеличение переходного сопротивления коммутирующих контактов за счет продолжительной работы, температурная нестабильность параметров колечной системы.Погрешность измерения 2 - составляющей за счет перечисленных выше Факторов может достичь, в зависимости от величины дополнительного поля, значений порядка от нескольких десятков до сотни нТл.Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель, достигается тем, что в компонентный магнитометр, со- . держащий колечную систему, магниточувствительный датчик, расположенный в центре колечной системы, последовательно соединенные формировательсигнала, измерительный блок, вычислительное устройство и регистратор,подключенные к выходу датчика, блоккомпенсации, источник питания.и коммутатор, подключенный к выходу измерительного блока и к колечной сис"теме, дополнительно введены регули 10 рующий элемент, усилитель постоянного тока, модулятор, усилитель рас-.согласования и синхронный детектор, при этом цепь питания колечнойсистемы выполнена по мостовой схеме,15 в одно плечо которой включен блоккомпенсации, а в другое плечо последовательно с колечной системой икоммутатором - регулирующий элемент,в одну из диагоналей моста включен20 источник питания, а в другую - модулятор, вход которого соединен с выходом измерительного блока, а выходчерез усилитель рассогласования подключен к одному из входов синхронно 25 го детектора, второй вход котороготакже соединен с выходом измеритель-,ного блока, а к выходу через усилитель постоянного тока подключен регулирующий элемент.На чертеже приведена блок-схемакомпонентного магнитометра.Иагнитометр состоит из магниточувствительного датчика 1, установленного в центре колечной системы2, формирователя 3 сигнала, измери 35тельного блока 4, вычислительногоустройства 5, регистратора б. В первоеплечо мостовой схемы цепи питанияколечной Системы включен блокком 40пенсации, во второе и третье плечивключены эталонные сопротивления 8и 9, а в четвертое плечо последовательно с колечной системой и коммутатором 1 О включен регулирующий элемент11,45Одна из диагоналей моста соединенас источником 2 питания, а в другуюдиагональ включен модулятор 13. входкоторого соединен с выходом измерительного блока. Выход модуляторачерез усилитель 14 рассогласования подключен к одному из входов синхронного детектора 15, второй вход которого также 5соединен с измерительным блоком.К выходу синхронного детекторачерез усилитель 16 постоянного тока подключен регулирующий элемент.824099Рабо та магнитометра осуществляется следующим образом.мени. интегрирующего звена усилителяпостоянного тока,По команце с вычислительного устройства 5уст- При использовании предлагаемогос помощью блока 7 компенсации сизобретения исключается погрешностьустанавливается, в зависимости отЗ измерения составляющих, обусловлени от раиона измерений, требуемаявеличинаная нестабильностью и изменениемина дополнительного поляПри этом череЪ переходных сопротивлений коммутаточерез ветвь моста, состоя- ра, переходных контактов различныхкомпенсации и эталонного сопроти 8соединительных проводов и кабелейтивления от высокостабили-Озированнного источника 2 питанияи исключается влияние температурЫпотечетна электрические параметры колечнойт ток, через другую ветвь моста состоящую из кэлечной системысистемы, в результате значительно2 коммутповышается точность измерения сосммутатора 1 О, регулирующегоэлемента 11тавляющих магнитного поля Земли.и эталонного сопротивления 9 также потечет ток, Формула изобретенияПри равенстве этих токов, напряже- Кония нае- омпонентный магнитометр, содерн я на эталонных сопротивлениях 8 ич9 б ти жащии .колечную систему с цепью пиудут равны и в диагонали моста навходе модулятора разность потен ана тания, магниточувствительный датчикВлов б ециа расположенный в центре колечной сислов удет равна нулю, Следовательно,ток, протекающи"но, темы, последовательно соединенныекающии через колечную системукающи - формирователь сигнала, измерительсоздаст заданную величину до- ный блок ьполнитель дн го поля Е, Теперь любоеныи блок, вычислительное устройствоизменеЕ в , и регистратор, подключенные к выходуние сопротивления в ветви послеосле-у 5 датчика, блок компенсации, источникдовательно с колечной системой об сй, о ус-питания и коммутатор, подключенныйловленное изменением переходного сопротивления комм тио со- к выходу измерительного блока и кленни коммутирующих контактов колечной системе, о т л и ч а вкоммутатора 10 при реверсе дополн -тельного поля или и иолни- щ и й с я тем что солн - целью повышеления колеч ойизменения с опр стив- ния точносолечнои системы от температ ы.30,ти измерения, в него доР УРполнительно введены регули Йприведет к разбалансу мостовой схемырующиэлемент, усилитель постоянного токаи в диагонали моста (на эталонныхФмодулятор, усилитель рассогласованиясопротивлениях) появится разность и синхронный детектор,при этом цепьпотенциалов (напряжение рассогласова- питания колечной системы выполнена пония), С помощью модулятора 13 постоян- мостовой схеме,в одно плечо которойное напряжение рассогласования и ебР - .включен блок компенсации,а в другоео разуется в переменное, усиливается плечо. последовательно с колечной сис"усилителем 14 рассогласования и по- темои и коммутатором - регулирующийдается на синхронный детекто , ин- элемент, в одну из диагоналей мостахроимпульсы для мо ля и иду ци демоду- включен источник питания, а в другуюляции одновременно подаются от из- модулятор входвход которого соединен смерительного блока 4 на модулятор 13 выходом измерительного блока, а выи синхронный детекто 15. С ьр . С выхода ход через усилитель рассогласованиясинхронного детектора напряжение, подключен к одному из входов синхпропорциональное величине рассогла ронного детектора, второй вход косования в диагонали монамоста, подается торого также соединен с выход ммо одо изусилитель 16 постоянного тока ко- мерительног бЭо лока, а к выходу через. торый управляет рег лиу Рующим эле- усилитель постоянного тока подключенментом 1. Регулирующий элемент, в регулирующий элемент.. зависимости от знака и величины рас Источники йн 4 ормации,согласования в агонди онали моста, уве-, принятые во внимание при экспертизеличивает или уменьшает величиеличину тока, 1. Компонентный квантовый магнитопротекающего через колечную систему метр КИ"М ", Перидиан , Проспект СКБСкорость отработки величины рассог-ФП АН СССР. М., Наука, 1974.ласования определяется частотой Я 2, Авторское свидетельство СССРсинхроимпульсов, поступающих от из- У 382989, кл. 8 О У 3/14, 1971мерительного блока и постоянной ара- (прототип).824099 Составитель А. тор И. Демчик актор 2102 66Тираж 732 . ПоцписнНИИВИ Государственного комитета СССР.по делам иаобретений и открытий13035, Иосква, Ж, Раушская наб;д. 4/5 Филиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проекты селеваТехред Т.Иаточк евскаяКорр