Магнитометр

Союз Советских Социалистических Республикнц 838618 К АВЕОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС 61) Дополн 22) Заявлен присоедин 23) Приори тельное кав 51)М. Кл.79 Р 1) 2782282/18-2 нием заявки Ио 01 Н 33/О осударственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(71) Заявитель 4) МАГНИТОМЕТ так изм пол тклотикаль 2 3 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованодля абсолютных измерений составляющих и модуля магнитного поля Землиили магнитных полей искусственногопроисхождения,Известно устройство для измерениягоризонтальной составляющей магнитного поля Земли, содержащее квантовыймагнитометр жестко закрепленный надвижущемся объекте и установленный вцентре системы иэ трех вэаимоперпендикулярных пар колец Гельмгольца,жестко закрепленных на объекте,систему автокомпенсации, связанную ссистемой колец Гельмгольца через косинусно-синусные преобразователи, установленные на гировертикали и используемые в качестве датчиков онения основания. Компенсируя вер Оную составляющую магнитного поля емли с помощью трехкомпонентной системыкс.заец Гельмгольца и ее изменения, связанные с угловым перемещением основания, производятся измерения горизонтальной составляющей 1,Недостатками этих устройств являются отсутствие возможности одновременного измерения вертикальной и горизонтальной составляющей поля, а 30 же модуля поля и низкая точность ерения горизонтальной составляющей я связанная с погрешностями измерения углов наклона основания, погрешностями косинусно-синусных преобразователей, погрешностью данных о вертикальной составляющей для данной местности, которые полностью входят в ошибку измерения горизонтальной составляющей, а также погрешностью измерения горизонтальной составляющей, связанной с температурной нестабильностью магнитной постоянной колец Гельмгольца и нестабильностью тока компенсации. Кроме .того, подобные устройства сложны по конструкции и требуют для работы предварительные точные данные о вертикальной составляющей измеряемого поля,а также требу ют значительного времени для проведе - ния работ по высокоточной магнитной съемке района измерений, учета и ввода в систему автокомпенсации инйормации о значении вертикальной составляющей магнитного поля и навигационных данных,Известен также магнитометр для измерения вертикальной составляющей магнитного поля Земли, который по совокупности существенных признаков.и ) Нс,1:аз):ейс:Вием маг;,:."1:.:т ;и.:) ра ноен на днетикальную Х и гори - ,: г) 1) 1 с ., Ом:1 рОдОльная,;)С.,-3 г)11 Г)СИ =1;ра)а 3 Нса ЕГОг)3.) 1;) е;хнг)сти индудирует экрас;, - г, ) 1)1;)Е Пояа-с.НМЕ )(ОЛЬ ):, ) , ), МУ ПО Па )РаЕ 1 ЕНИ) )зкранас .) и его,и( Герек.ь ти.;. Сли Вдоль ееля с такой же эффективностью, каки магнитный экран в виде сплошнойсверхпроводящей трубы. ЭфФективноеэкранирование горизонтальной составляющей Й земного поля, проникающего через открытые входные отверстия.экрана 1 и экспоненциально затухающего вглубь полости экрана 1 обеспечивается выбором его размеров;отношения длины экрана Ь к его диаметру д, Чем больше отношение Ь/йтем выше коэффициент экранированиягоризонтальной составляющей поляв геометрическом центре экрана 1.Вертикальная составляющая земногополя Е направленная вдоль оси анизотропного экрана 1, последним не 5экранируется, ввиду отсутствиязамкнутого пути для циркулярных экранирующих токов, из-за наличияпродольной щели вдоль образующейэкрана 1, в связи с тем, что начало 2 и конец 3 снерхпроводящей спирали разомкнуты, а между сверхпроводящими слоями б и 7 по всей ихповерхности, для устранения электрического контакта между ними, Раз- з 5мещен изолирующий слой 5, выполненныйнапример из тонкой фторопластонойпланки. Таким образом, вертикальнаясоставляющая Е земного поля проникает в полость экрана 1 и воздействует на первичный преобразователь 4;Сигнал /Е,( с первичного преобразонателя 4 по кабелю 11 поступает наизмерительный блок 10, где он усиливается и преобразуется, а затемс измерительного блока 10 по кабелю13 подается на счетно-решающее устройство 12, в котором сигнал по однойлинии связи подается в блок памяти,а по другой линии подается на выходустройства 12 и через кабель 13 на . 40блок 14 регистрации сигнала. Затемс блока времени (с помощью которогостанавливается периодичность цикловизмерения параметров магнитного поля) системы управления 9 периодического выключения анизотропного действия экрана 1 поступает сигнал, покоторому с системы управления 9 покабелю 17 подается ток, например высокой частоты, на нагреватель 8, распо- оложенный на сверхпроводящей поверхности экрана 1. Нагреватель 8 может бытьвыполнен, например в виде тонкой проводящей пленки с высоким электрическим сопротивлением и хорошим тепловымконтактом со сверхпроводящей поверхностью. Тепло, выделяемое в нагревателе 8, подогревает сверхпроводящиеслои 6 и 7 выше критической температуры Т , так что они переходят в нормальное состояние и экран 1 теряет. 60экранирующее действие против горизонтальной составляющей магнитного поля,в результате на перничный преобразователь 4 воздействует полное значение(Т магнитного поля-Земли. Сигнал(Т у с первичного преобразователя 4 па кабелю 11 поступает на измерительныйблок 10, где он усиливается и преобразуется, а затем с измерительногоблока 10 по кабелю 13 подается насчетно-решающее устройство 12, н котором сигнал по одной линии связи подается на решающий блок, а по другойлинии подается на выход устройства12 и по кабелю 15 на блок 14 регистрации сигнала, По сигналу поступающего с блока времени системы управления9 по кабелю 16 на счетно-решающееустройство 12, с блока памяти устройства 12 на его решающий блок подается значение сигнала 2/, В решающем блоке сигналы /Т и /2/ нозводятся в квадрат, затем из квадрата сигнала )Т) вычитается квадрат сигнала(Е ), а из полученной разницы беретсякорень квадратный, в результате лолучается значение Н = -уТ- Егоризонтальной составляющей земного поля. Сигнал Н с решающего блока подается на выход устройства 12 и по кабелю 15 на блок регистрации сигнала14, Следовательно, предлагаемый магнитометр, используя первичные преобразователи модульного типа, произнодит измерения с высокой точностьюабсолютных значений основных элементов земного поля (модуля полного векФтора Т, вертикальной 2 и горизонтальной Н составляющих земного поля), нреальном масштабе времени, т.е, одновременно,Таким образом, экраниронание первичного преобразователя модульноготипа анизотропным экраном от горизонтальной составляющей поля и отсутствие экранирования вертикальной составляющей, ориентации продольной осиэкрана по вертикали с помощью гировертикали, периодическое выключениеанизотропного действия с экрана позволяет повысить по сравнению с известным точность измерения вертикальной и горизонтальной составляющихземного поля примерно на один порядокпри одновременном измерении вертикальной и горизонтальной составляющихи его модуля,Формула изобрЕтенияИагнитометр, содержащий гировертикаль и последовательно соединенные первичный пресбразователь, измерительный блок, счетно-решающее устройство и блок регистрации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен анизотропным магнитным экраном, связанным с гировертикалью и блоком периодического выключения его анизотропного действия, при этом первичный преобразователь размещен в полости анизотропного магнитного экра. г оставитель Е,данилинаедактор И.Погориляк Техред Т, 4 аточка Корректоо Н Б т: в и.аксз 44 к 73 ПодписноеС СС Ри 3 епнот о у- о ретений р Раушскаяитета1 ры инаб,. и, 4/5 П 7 Л Патент, г,. Ужгород ул, Проектная, 4 Филиал на, продольная ось которого ориентирована в вертикальном направлении, и выполненного в виде сверхпроводяцей спиралеобразной трубы с иволи 1:уШим слоем между сверхпроводящими слоями по всей их поверхности,21/69 ВНИх 1 ПИ Гасудар по делам ив 3035,. Москва Ж источники инФормации,принятые во внимание при экспертиэе 1, Авторское свидетельство СССР 43О г 3/ 2, ГеоФизическая аппаратура, Сб. г, Р 47, Л,Недра , 1971, с. 35,1 Г