Устройство для измерения простран-ственных составляющих bektopa пере-менного магнитного поля

роакустической защиты; на фиг. 3 кинематическая схема устройства.Устройство состоит из несущего и защищающего блок преобразователей от механических и акустических воздействий окружающей среды кожуха 1 в виде удлиненной обтекаемой гондолы кругового поперечного сечения с хвостовым стабилизатором 2, которая усилена внутри продольными стяжками 3 и поперечными кольцами 4 жесткости. К несущим элементам 5 на шнуровом амортизаторе 6 подвешен блок 7 первичных преобразователей переменного магнитного поля. Электронные предварительные усилители 8 с подключенными к ним Фильтрами высокой частоты, собранные ца общем шасси, установлены в переднем отсеке 9 кожуха 1. Средний отрезок амортизатора б, прижатый к корпусу блока 7 преобразователей узлом 10 крепления, вместе с его отрезками 3) от узла 10 до узлов 11 крепления на несущих элементах 5 кожуха и условной линией между центрами узлов 11 образуют обозначенный пунктиром силовой контур, особенностью которого является то, что в силу упругости его боковых сторон (отрезки узлов 11-10 и узлов 10- 11 амортизатора) он обладает свойством не только подавля 1 ь поступа ющую с несущих элементов 5 вибрацию, но и восстанавливать начальную пространств цую ориентацию блока 7 преобразо.:",т:.цей, если он Судет ыведец из нее д ", о;, толчком, и .:,и. Это сной - ство и позволяет испольэовать устройство це только для непосредственного подавления обусловленных вибрацией помех, цо и для стабилизации пространствец.ото положения блока преобразователей и следовательно, существенного уменьшения погрешности измерения 40 пространственных составляющих вектора переменного магнитного ноля, связанной с:о случайными отклонениями блока от заданной ориентации ьо время движения.45Вместе с тем, самоориентация блока преобразователей беэ нарушения изложенного принципа может быть осуществлена с помощью двух амортизаторов, концы которых на блоке преобразователей жестко закреплены в двухузлах, отнесенных друг от друга поповерхности блока. В этом случае отпа. дает необходимость использования отрезка, прижатого к поверхности блока (не показано). 55РаГота устройства о .Уществляетсяследующим образом.Принимают и защищают от помех одну пространственную составляющую сигнала гармонического искусственного 60источника, магнитное поле которогохарактеризуется гармоническим электрическим напряжением Е на выходе преобразователя при условии, если на него не воздействует вибрацион ная помеха (фиг. 2 а), В процессе движения во время измерений кожух 1 ( гондола) испытывает непрерывные и импульсные виброакустические воздействия под влиянием встреч юго потока ( воздух, вода), работы двигателя на носителе, колебаний буксировочного трос а, которые в сумме э анимают широкую полосу частот и могут быть охарактеризованы искажениями сигнала в преобразователеесли бы он был, жестко укреплен на корпусе защитного кожуха 1 (Фиг. 2 б). Процесс Е .представляет собой сумму измеряемого сигнала Е, помехи за счет непрерывной широкополосной вибрации в полосе пропускания приемно-измерительного ка-, нала ("размытость" линий синусоиды) и помехи эа счет колебаний блока 7 преобразователей в магнитном поле Земли под действием толчков и ударов (низкочастотная модуляция синусоиды),В процессе движения на узлы 10и 11 крепления концов амортизатора б на несущих элементах 5 кожуха 1 поступают непрерывная вибрация и толчки в широком спектре частот, Энергия вибраций и толчков в полосе частот, в которой производятся измерения переменного магнитного поля, подавляется в амортизаторе б, материал и геометрические размеры которого подобраны в соответствии с выводами теории колебаний тела на упругой подвеске, что позволяет подавить электрическую помеху в преобразователе на 40 децибел. Ослабление помехи в полосе измерении схематически изображено в виде ос.абленця "размытости" линии графика, описывающего процесс Е(с) (Фиг. 2 в), Однако ца частотах ниже граничной частоты измерений магнитного поля Ь)н помеха не ослабляется, поскольку, когда после толчка блок 7 преобразователей отклоняется от заданной ориентации, то возникающие из-за растяжения упругих боковых сторон трапециевидного контура вращательные моменты возбуждают затухающий колебательный процесс, возвращающий блок 7 к заданной ориентацииЭтот процесс является причиной возникновения в преобразователях помехи с собственной частотой контура до, несущего блок 7 преобразователей, которое действует в вице модуляции принимаемого сигнала. Для того, чтобы подавить эту помеху, напряжение Е подаетсяв электронный предварительный усилитель 8 с подключенным к нему Фильтром высокой частоты с частотой среза, равной нижней граничной частоте измеряемого магнитного поля Ыи. В результате Фильтрации модуляция подавляется на 40-60 децибел, и процесс преобразуется в напряжение Ещ,(с), в котором помеха подавлена по всему спектру защищаемой полосы частот и которое с минимальной погрешностью характеризует измеряемой магнитное поле (фиг. 2 г) .При измерении естественного магнитного поля, представляющего собой широкополосный случайный процесс, ус ройство действует по отношению к каждой из спектральных составляющих этого процесса в полосе измерения таким же образом, как к гармоническому магнитному полю искусственного ис,точника, обеспечивая защитный эффект одновременно во всей защищаемой полосе частот.Предлагаемое устройство позволяет подавлять непрерывную импульснуюпомеху за счет вибраций и толчковпри движении носителя путем введения 15амортизирующей подвески в виде трапецевидного контура, которая в силусвоего свойства восстанавливать ориентацию преобразователей после случайного их отклонения и в сочетании 20с фильтрацией высокой частоты в соот -ветствующих фильтрах усилителей позволяет связать процессы Ееп(с) и .Г строго определенным линейным.соотношением и тем самым обеспечить 25измерения амплитуд полного вектораполя и его пространственных составляющих с высокой точностью,Одним из основных условий эффективности работы устройства является соб- ЗОлюдение принципа выбора соотношениямежду нижней . граничной частотой из -меряемого магнитного поля и), определяемой условиями и задачами измерений поля или приема сигнала, и собственной частотой механического колебательного трапецевидного контура супругими боковыи сторонами. Принцип, положенный в основу выбора этогосоотношения, заключается в следующем,Если тело с осями 12-14,. в исходном .40статическом положении совпадающимис осями (Х), (У) и (2, заданчой системы координат, подвесить на упругихрастяжках 15 и 16 к точкам 17 и 18колеблющейся конструкции таким образом, чтобы точки крепления. растяжекк телу 19 и 20 пе совпадали о центром тяжести тела, обозначенным началом вектора силы тяжести Р, то законколебаний тела по любой из его 6степеней свободы (3 поступательныхи 3 вращательных) - в соответствии.с теорией колебаний будет описываться дифФеренциальным уравнениемад+(1+) м) С)= (1+1 Ур) САсоьрс, (1)где 1 - линейное или угловое смещение любой из точек тела относительно их исходного положения в условиях статическо.- го равновесия;Ум - коэффициент неупругого сопротивления материала растяжки,С - жесткость растяжки,А - амплитуда смещения колебающейся несущей конструкции, Я р - частота смещения несущей конструкции,с - текущее время. Решение уравнения (1) представляет с об ой с Умму и: ве 1" доссададдддд 4 " " спди (2)1- д 1.Кпервое слагаемое которой описывает собственные колебания упругой системы, т.е. ее реакцию на импульсное возбуждение с собственной частотой сто, а второе - вынужденные колебания с частотой р смещения несущей кон- струкции. В уравнении ( 2) через 3" обозначено отношение частоты конструкции к собственной резонансной частоте механического колебательного контура, а В - величина магнитной индукции.Подбором значений коэффициента не- упругого сопротивления материала растяжек и отношения частот вынужденных и собственных колебаний конструкции можно добиться выполнения соотноше- ний где Т 1, что обеспечивает подавление непрерывной вибрации на частотах несущей конструкции.Для анализа воэможностей сохранения заданной ориентации рассмотрим кинематикуамортизирукцей системы (Фиг, 3 . Под действием импульсного возбуждения создается угловое отклонение осей тела 12 и 13 в плоскости 21 осей (Х) и (У). Тогда под действием этого отклонения произойдет нарушение .равенства растяжений в растяхках 15 и 16 вследствие чего в этой плоскосГти возникнут равные по величине и противоположные по направлению моменты Му и -Мху , из-за котоРых тело испытывает затухающие угловые колеб- ния с собственной частотсй (дох , скорость затухания их определяется коэфФициентом 7 в показателе экспоненциального множителя первого слагаемого в (2), и в конечном итоге займет исходное полокение с заданным направлением осей 12 и 13 вдоль координатных осей Х и У. Аналогичные затухающие колебания тела с частотой дд)ох под действием моментов Ихх и -Ихх возни-. кают при импульсном возбуждении в плоскости 22 осей Х и 2 и с частотой оу в плоскости осей У и 2, которая на Фиг. 3 не выделена. После затуханий этих колебаний система осей тела также займет исходное положение.Для амортизирующей подвески, центры концов которой образуют, вершины равнобочной трапеции с углом О между основанием (точки 17-18) и боковыми сторонами. (точки 17-19 и 18-20),собствен 815 б 88В случае импульсного отклоненияблока преобразователей от исходногоположения в виде удара, толчка и т.д.он возвращается в это положение путем затухающего гармонического процесса, который обуславливает модуляциюнапряжений, характеризующих пространственные компоненты полного вектораизмеряемого поля, затухающими напрякениями помехи с частотами Мох д)оудот Однако, поскольку эти частотылежат ниже нижнего граничного пределаполосы исследуемых частот дн то подключением фильтра высокой частоты сграничной частотой полосы пропускания,равной )н, в электронный предваритель ный усилитель, следующий за каждымиз преобразователей, эта помеха подавляется в степени, которая определяется параметрами фильтра. 2 Г 1 1 х где Х,У,7 - координаты концов растяжек (точки 17 и 18),1 - длина их проекции на ось Х,Г - проекция силы напряжения наось Хф3 - моменты инерции телах У еот носит ель но с оотв етст вующи х к оорди н ат ныхосей.Следовательно, подбирая силу начального натяжения амортизирующих рас-Ктяжек Е, их длину 1 и массу тела,можно добиться того, чтобы собствен-ные частоты затухающих угловых колебаний тела, возвращающих его после импульсного отклонения в исходное положениее, были меньше .частоты непрерыв ного вибрационного возбуждения несущейопоры, что в соответствии с соотношениями (3) обеспечивает интенсивноеподавление угловых колебаний на частотах непрерывной угловой вибрацииЭто справедливо также и для линейныхсмещений. Пусть амортизироианное тело представляет собой блок трех преобразователей переменного магнитногополя, оси которого 12-14 являются ося"ми гх чувствительности, обеспечиваяприем и измерение 3 ортогональныхкомпонент полного вектора исследуемого поля с нижней граничной частотой Ын, Тогда при соблюдении условий) ьИн оуМн")ок с н "Реобразователях достигается интенсивноеподавление непрерывных угловых вибраций на частотах выше Ынза счет того,что в (3) 71, сс 1, с 1,Формула изобретения 1, Афанасьев О.В. и др. Магнито 40 метрическиепреобразователи, прибо" ры, установки. Л., "Энергия", 1972,с. 272.ные частоты угловых колебаний телаопределяются соот ношениями: устройство для измерения пространственных составляющих вектора переменного магнитного поля, содержащее блок жестко скрепленных первичных преобразователей, расположенных на подвеске в кожухе с несущими элементами, отличающееся тем, что, с целью повйшения точности, подвеска выполнена из шнурового амортизатора, концы которого закреплены на не- несущих элементах кожуха, а средний отрезок закреплен на корпусе блока первичных преобразователей. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе2, Авторское свидетельство СССРР 189034 кл Н 04 Ор 1966