Устройство для измерения параметров неоднородности магнитного поля

(и)864199 Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Государственный комитет СССР во делам нзобретеннй н открытнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НЕОДНОРОДНОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ гИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров неоднородности магнитного полясозданных,этим источником в точках пространства.Известно устройство для измерения параметров магнитного поля, содержа-. щее жесткое немагнитное основание с расположенными на нем тремя одно- компонентными магнитометрическими преобразователями, оси которых взаимно ортогональны, три синхронных детектора, два первых входа каждого иэ которых подключены к выходам 15 одного из магнитометрических преобразователей генератор тока, выходы которого подключены ко входам магнитометрических преобразователей и ко входам коммутации синхронных де текторов, и регистрирующее устройство, вход которого подключен к выходу всех синхронных детекторов 11 .В известном устройстве магнитометрические преобразователи расположены так, что они занимают минимальный конструктивно допустимый объем пространства. Однако такое расположение магнитометрических преобразователей приводит к взаимно му влиянию магнитного поля одного преобразователя на другие, что вызывает в них ложный сигнал, являющийся дополнительной погрешностью при измерении вектора магнитной ин- . дукции в окрестностях данной точки наблюдения. Величина этой дополнительной .погрешности может определяться десятками процентов, что снижает точность измерения параметров магнитного поля данным устройством. Увеличение же расстояния между магнитометрическими преобразователями приводит к ухудшению разрешающей способности известного устройства для измерения параметров магнитного поля, а следовательно, и к снижению точности измерения. Кроме того,низкая точность измерения параметров магнитного поля данным устройством обусловлена влиянием вариаций геомагнитного поля и промышленных помех, которые воспринимаются этим устройством как полезные сигналы.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения параметров неод- нородности магнитного поля, содержа-, щее три взаимно перпендикулярных дат;чика, имеющих общий центр, каждый изкоторых состоит из двух однокомгонентных преобразователей, оси преобразователей двух блоков датчиков параллельны между собой и перпендикулярны базовой оси, проходящей через центры этих преобразователей, оси преобразователей третьего блока датчиков соосны с базовой осью, проходящей через центры этих преобразователей, три детектора, два первых входа каждого из которых подключены к выходам магнитометрических преобразователей и ко входу коммутации каждого синхронного детектора, и регистрирующее устройство, входы которого подключены к выходам всех синхронных детекторов. Базовые оси всех преобразователей соосны, а оси преобразователей трех датчиков расположены в трех взаимно ортогональных плоскостях2Преобразователи в известном устройстве реагируют только на проекцию вектора магнитной индукции на свою ось, и расположены так, что каждые три из упомянутых преобразователей занимают минимальный конструктивно допустимый объем пространства. Такое расположение преобразователей датчиков приводит к взаимному влиянию магнитного поля одного преобразователя на другие, что вызывает в них ложный сигнал, являющийся дополнительной погрешностью при измерении пространственных производных вектора магнитной индукции. Увеличение же расстояния между магнитометрическими преобразователями приводит к ухудшению разрешающей способности устройства, а значит, и к снижению точности измерения.Целью изобретения является повышение точности измерения параметров неоднородности магнитного поля.Цель достигается тем, что в устройство, содержащее жесткое немагнитное основание с расположенными на нем тремя блоками градиентометрических,датчиков, каждый иэ которых состоит из двух однокомпонентных магнитометрических преобразователей,оси магнитометрических преобразователей одного из упомянутых блоков параллельны между собой и перпендикулярны базовой оси, проходящей, через центры этих преобразователей,оси магнитометрических преобразователей второго блока параллельны друг другу и перпендикулярны базовой оси, проходящеЬчерез центры этих преобразователей, оси магнитометрических преоб" разбвателей .третьего блока соосны с базовой осью, проходящей через центры этих преобразователей, три синхронных детектора, два первые входа каждого из которых подключены к выходам магиитометрических преобразователей одного иэ блоков градиентометрических датчиков, генератор65 Устройство работает следующим образом. переменного тока, выходы которогоподключены ко входам магнитометрических преобразователей и ко входукоммутаций каждого синхронного детектора, и регистрирующий прибор,входы которого подключены к выходамвсех синхронных детекторов, базовыеоси магнитометрических преобразователей взаимно-ортогональны, магнитометрические преобразователи первогои второго блоков градиентометричес. -ких датчиков параллельны базовойоси третьего блока градиентометрических датчиков, а магнитометрические преобразователи каждого блокарасположены на одинаковом расстоя нии от точки пересечения базовых осей,На чертеже изображена структурнаясхема устройства для измерения параметров неоднородности магнитногополя.щ Устройство содержит три блокаградиентометрических датчиков 1,2и 3, каждый из которых состоит издвух однокомпонентных магнитометрических преобразователей 4 и 5, 6 и7, 8 и 9, три синхронных детектора10, 11 и 12, генератор тока 13, выходы которого подключены ко входампреобразователей 4, 5, 6, 7, 8 и 9и входам коммутации синхронных детекторов 10, 11 и 12, регистрирующий 30 прибор 14, входы которого подключены к выходам детекторов 10, 11 и 12,и жесткое немагнитное основание 15,на котором расположены блоки градиентометрических датчиков 1,2 и 3.35 Оси преобразователей 4 и 5 параллельны между собой и перпендикулярныбазовой оси АС, проходящей черезцентры этих преобразователей А и С.Оси преобразователей 6 и 7 параллель 4 р ны друг другу и перпендикулярны базовой оси ОК, проходящей через центры этих преобразователей 0 и 3(, Осипреобразователей 8 и 9 соосны с ба;зовой осью Р, проходящей черезцентры этих преобразователей 1 и Р. ф Блоки градиентометрических датчиков1, 2 и 3 установлены так, что их базовые оси АС, 0 К и Р взаимно ортогональны, а оси преобразователей4,5,6,7,8 и 9 параллельны базовой 50 оси Р, Преобразователи 4,5,6,7,8 и9 блоков градиентометрических датчикОв 1,2 и 3 расположены на одинаковых расстояниях от точки пересечения О базовых осей АС, ОК и ГР бло ков градиентометрических датчиков1, 2 и 3, т.е, АО=ОС, 00=0 К,Ы=ОР.Каждая базовая ось АС, 0 К и Р направлена вдоль одной иэ осей ОУ,ОУ, О прямоугольной пространственной системы координат. При этом осьАС направлена вдоль оси ОХ, ось ОКвдоль оси ОУ и ось ГГ - вдоль оси О864199 Формула изобретения Каждый преобразователь 4,5,6,7,8 магнитометрического преобразовате,и 9 реагирует только на проекцию ля на другое, а следовательно, освектора магнитной индукции на свою лабляет на несколько порядков ложный ось. С выходов преобразователей 4 и сигнал,обусловленный упомянутым 5, 6 и 7, 8 и 9 блоков грациентомет- взаимным влиянием, что обеспечивает рических датчиков 1, 2 и 3 поступают повышение точности измерения пара- сигналы на первые входы синхронных метров неоднородности магнитного поля детекторов 10, 11 и 12, пропорцио-по сравнению с известным устройством. нальные разностям проекций магнитныхиндукций на оси упомянутых преобра-Фзователей. Так как расстояние междупреобразователями 4, 5,6,7,8 и 91 Опостоянно, то на входы синхронных де- Устройство для измерения параметтекторов 10, 11 и 12 поступают сигна- ров неоднородности магнитного поля, лы, пропорциональные трем пространст- содержащее жесткое немагнитное основавенным производным вектора магнитной ние с расположенными на нем тремя индукции. Так на вход детектора 10 15 блоками градиентометрических датчипоступает сигнал пропорциональный ков,каждый из которых состоит из двуходнокомпонентных магнитометрическихдх1 на вход детектора поступаетпреобразователей, оси магнитометрисигнал пропорциональный и на ческих преобразователей одного изВмвход детектора 12 поступает сигнал, 20 УпомЯнУтых блоков паРаллельны междУд аВсобой и перпендикулярны базовой оси, пропорциональный д , где , - -. проходящей через центры этих преоб"аЬд2 дх дЪаьд разователей, оси магнитометрических- пространственные производныеах преобразователей второго блока павектора магнитной индукции. Генера раллельны друг другу и перпендикутор тока 13 осуществляет возбужцение лярны базовой оси, проходящей чемагниточувствительных элементов пре- рез центры этих преобразователей, образователей 4,5,6,7,8 и 9 и ком- оси магнитометрических преобразовамутацию детекторов 10, 11 И 12. Про- телей третьего блока саосны с базодетектированные сигналы с детекто- вой осью, проходящей через центры ров 10, 11 и 12 поступают на входыЗО этих преобразователей, три синхронрегистрирующего прибора 14 В одно" ных детектора, два первые входа каж,родной и изотропной среде (М = сопя, дого из которых подключены к выходам не содержащей токов, гос В=О, где магнитометрических преобразователей В - вектор магнитной индукции. В одного из блоков градиентометричестаком случае, выполняется равенство З 5 ких датчиков, генератор переменного следующих пространственных производ- тока, выходы которого подключены ных ко входам магнитометрических преоб"разователей и ко входу коммутации аЬ аЬ ЗЬ дЬ , дЬ ЭВм , . каждого синхронного детектора, и д 2 дмд 2 д юд 7 д" 40 Регистрирующий прибор, входы которого подключены к выходам всех синСледовательно, устройством можно хронных детекторов, о т л и ч а юизмерять пространственные производ- щ е е с я тем, что, с целью повыше" ные, равные пространственным произ- ния точности, базовые оси магнитометводным, которые измеряют известным рических преобразователей взаимно устройством. Однако по сравнению ортогональны, магнитометрические с известным устройством точность из- преобразователи первого и второго мерения параметров неоднородности маг- блоков градиентометрических датчинитного поля данным устройством вы-, .ков параллельны базовой оси третьше. Повышение точности измерения, его блока градиентометрических датустройством достигнуто за счет того, 50 чиков, а магнитометрические преоб" что все преобразователи разнесены. разователи каждого блока располов пространстве на значительные рас- жены на одинаковом расстоянии от стояния, превышающие в несколько точки пересечения базовых осей. .раз максимальные линейные размеры Источники информации, самих преобразователей. Такое располопринятые во внимание при экспертизе ;жение магнитометрических преобразо. Ю.В. АФанасьев Феррозонды, вателей на жестком немагнитном ос- Л,; "Энергия", с. 127-135. новании практически исключает взаим. Заявка Великобритании ное влияние магнитного поля одногоР. 1421365, кл. С 01 Р 29/08,1976,864199 оставнтель Е. Данилинаехред М, Голинка Коррект орошенк кт Тираж 735 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, -Ж, Раушская наб., д. 4/