Магнитный вариометр

С,ССР Класс 42 с, 43 М 60047 ОБРЕТЕИДЕТЕЛ ЬСТВУ ИСАНИ АВТОРСКОМУ С овина в Отделе изобретении Госп.вана при СРК СССР Зареси, С. Мик гнитный вариометр.екабря 1938 года в ВКГ заублвковано 31 мая 1941 года,399. вле Наиоолее распространенными инструментами для магнитных измерений повышенной точности в настоящее время являются магнитные теодолиты, индукционные и стрелочные инклинометры и вариометры типа весов Шмидта. Первые, хотя и достаточно надежны по точности, но обычно очень сложны, некомпактны и требуют дли. тельного времени для наблюдения. Основным недостатком других приборов, например, магнитных вариометов типа весов Шмидта, является то, что измерения 2 и Й производятся отдельными приборами, а магнитное склонение совсем не измеряется. Прочие известные приборы имеют также различные технические недостатки, препятствующие их распространению. Так, например, весы Гаалка, хотя достаточно точны и позволяют определять все элементы магнитного поля, но недостатком их все же является наличие сильного компенсирующего магнита.Предлагаемый вариометр в принципиальном отношении аналогичен широко распространенным вариометрам типа весов Шмидта скачающимися на призме магнитными стрелками, В отличие отпоследнего в нем верт икальнаяось кубика с призмами, с цельюопределения как вертикальной Ли горизонтальной Н составляющихземного магнетизма, так и склонения .О повернута относительномагнитной оси стрелок на угол 45,и вместо одного зеркала на кубике системы располагаются два зеркала, из которых одно служит длянаблюдений шкалы при определении с. и В, а второе - при определении Н,На чертеже фиг, 1 показываетобщий вид прибора в вертикальном разрезе; фиг, 2 в боковой виддомика прибора; фиг. 3 в магнитную систему; фиг. 4 - боковуюкрышку домика прибора со стеклянным окошком,Помимо вышеуказанного отличия от существующих вариометров, к прибору добавляется геодезическая труба и вертикальныйкруг, а точность горизонтальногокруга увеличена до 1 минуты,При наличии всех этих измене.ний прибором можно определять.2 о = Кд+Ко ф ;+Н 1 д юо зп Ьсс . где К, и К, - постоянные прибора, юо - угол наклонения стрелкик горизонту.После поворота прибора на 180 равновесие будет 2 о =К,+К, 1 д 1 - Нф 1; з 1 п Ь. (2) Взяв полусумму уравнений (1) и (2) и пренебрегая разностями малых(3) вертикальную и горизонтальную составляющие магнитного поля и магнитное склонение. Им можно также пользоваться для геодезических и наиболее простых астрономических наблюдений, т. евообще говоря, им можно заменить четыре прибора.Магнитная система прибора (фиг, 3) состоит из двух магнитных стрелок 1, скрепленных с кубиком 2 таким образом, что вертикальная ось последнего составляет угол в 45 с направлением стрелок или, что то же самое, стрелки повернуты на 45 относительно горизонта.Вся система опирается на опоры призмами 3,На кубике укреплены два зеркала-отражателя: зеркало 4 для наблюдений в азимуте, т. е. при измерениях 2 и й, и зеркало б для наблюдений в плоскости магнитного меридиана, т. е. при измерении Н.Для регулирования положения центра тяжести предусмотрены грузики б.На фиг. 1 показан весь прибор, установленный на штативе. Перед установкой вращающийся диск о штатива ориентируется с помощью накладной буссоли по желаемому азимуту и закрепляется. Прибор подъемными винтами 7 устанавливается в гнезда диска 8,С горизонтальным кругом 9 прибора жестко связан лимб 10, на котором вращается его алидада П. С ней скреплен домик 12 (фиг. 2), с которым, в свою очередь, скреплен несущий опоры 1 б для призм 3 вертикальный круг 13, алидада 14 которого скреплена со зрительной трубой 15.В домике расположены термометры 17 (фиг, 1), для наблюдения которых в боковой крышке 18 домика (фиг, 4) предусмотрена зеркальная дверца 19, Кроче того на этой же крышке помещается головка 20 арретира.Перед работой в том или другом районе равновесие системы и положения зеркал устанавли. ваются для нормальных напряжений. Для компенсации больших аномалий, когда отражение шкалы будет выходить из поля зрения трубы, необходимо применять обычные компенсирующие магни ты, вставляемые в становой винт 21 с шипом вместо винтовой нарезки, снабженный для этого выдвигающимся хвостовиком,Измерение вертикальной составляющей магнитного поля производится при помощи такого прибора следующим образом.Наблюдая на опорном базисном пункте при качании плоскости системы в азимуте 90 - Ьм, где Ьх - погрешность ориентировки прибора буссолью величиною 0,5 - 1, будем иметь следующие условия равновесия;Аналогичные наблюдения на определенном пункте дадут соответ.ственно следующие условия равновесияЕ=- Кд+К, 1 д д+Н 10 г здп Ьх,2 = К, + К д г - Н 1 дз 1 п Ь х .-(1 а,)(д д-д- д,д) Взяв разность уравнений (За) и (3), получим искомое значениея - я у ъ Г (дяд+дяд) (1 до+ до д,) о=.пли, переходя к отсчетам по шкале: ЬЯ=Е, (и - ио)(4) где и и и, - среднее из отсчетов на измеряемом и опорном пункте,а Е, - цена деления шкалы для вертикального напряжения.Для измерения склонения берем разность уравнений (1 а) и (Зз) инаходим; з и Лх= К,(ф - ф")2 1 (ид - по) 1Одяг2нд=т. Поэтому можно заключить, что точность определения отклонения будет порядка 1.Изменение Н в формуле (5) при определении Ьа можно учитывать лишь приближенно хотя бы с точностью до 1 дд, т. е. 100 - 150 гамм, так как Ьа при этом точно так же определится с точностью 10.При Ьх, равном, например, 2 О (точность ориентировки по буссоли) это дает ошибку в определении отклонения всего лишь 0,3,Измерение горизонтальной составляющей производится следующим образом.При наблюдении прибором на опорном и определяемом пункте в плоскости меридиана, т, е. при х = О, условия равновесия соответ-ственно будут Пользуясь этим соотношением, можно определить положение плоскости качания системы относи. тельно магнитного меридиана, а при наличии на приборе горизонтального круга и зрительной трубы легко найти и магнитное склонение по формуле: Н= А - В+ С - 90 - Ьх где А - истинный азимут миры, В - отсчет по горизонтальному кругу при наводке на миру, С - отсчет по горизонтальному кругу при наблюдении в азимуте 90+ Ьх.Составляющая Нз 1 п Ьх в форму.ле (1 а) при Н=15000 - 17000 гамм и при Ьх = 1 будет около 4 - 5 гамм, т. е. будет давать в приборе заметное отклонение. Н = Е с 1 д Ко - К с 1 аюо - КгН= Л сидю - Кд с 1 д- К 71 Взяв разность уравнений (7) и (6), найдем ЛНН = Н Но =(Ео - Кд) (сидю - сбо)+Ь Естся е. ГЭ)Заменяя разность котангенсов углов отсчетами по шкале и значение Л Явыражением (4), окончательно получимЬН=Е,(т - то)+Е,(и - и,) сфггде п и т, - отсчеты по шкале в плоскости магнитного меридиана на пункте наблюдения и на опорной точке, взятые в обратном направлении шкалы, так как сф г с увеличением угла уменьшается; Е, - цена деления шкалы для горизонтальных напряжений, зависящая от величины Я, и К,.Так какпри работе может изменяться только в пределах ви. димости шкалы, т, е. не более, чем на 1 - 1,5, то около 45" измене. ние с 1 д будет достигать 4 - 5%. Поэтому второй член в формулах (8) и (9) и все значение ЬН будет зависеть еще от наклонения стрелки, т. е, от величины отсчета на точке наблюдения в плоскости магнитного меридиана. Это изме. нение может доходить до 4 - 5 О от ЬЛ и опытным путем при градуировке прибора легко может быть установлено,Для характеристики прибора еще необходимо осветить работу агатовых призм, на которых вращается магнитная система, Условие равновесия магнитной системы при ориентировке в азимуте 90 и при 0 будут отличаться действием горизонтальной составляющей Н, При чувствительности прибора в 40 гамм на одно деление шкалы, т. е, около 1 б гамм на каждую минуту наклонения стрелки, действие всей составляющей Н, имеющей для наших широт значения 12000 в 2 СО гамм будет создавать дополнительное наклонение стрелки на 13 - 21. У весов Шмидта ребра призм подшлифованы примерно под углом около 120, т, е, свободный - рабочий ход системы будет 180 - 120= 60,Следовательно, при соответствующей установке такая призма должна работать хорошо. Кроме того, для увеличения рабочего хо. да стрелки подшлифовку призм можно сделать под 90.Таким образом, этим прибором с обычной, точностью для весов Шмидта можно будет определять Л и Н и с точностью до 1 определить склонение. Для этого необходимо лишь сделать наблю. дения в плоскости магнитного меридиана и в плоскости, перпендикулярной к нему, и взять отсчеты по горизонтальному кругу до и после наводки на миру,Предмет изобретения.1, Магнитный вариометр с применением качающихся на призме магнитных стрелок, о т л и ч а ющийся тем, что, с целью определения как вертикальной Л и горизонтальной Н составляющей земного магнитного поля, так и склонения В, вертикальная ось кубика 2 с призмами 3 повернута относительно магнитной оси стре. лок 1 на угол в 45.2. В магнитном вариометре по и. 1 применение двух зеркал 4, 5, из которых одно служит для наблюдений шкалы при определении й и 2, а второе - при опре. делении Н,