Устройство для измерения переменного магнитного поля

РФЪ усусногонова ордена Ленина нингр аде Знамени 71) Заявитель ниверскс 454) УСТРОЙСТВО ДЛЯМАГН ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГОИТНОГО ПОЛЯ Изобретение относится к магнитным юме рениям и может быть использовано для измерения искусственных и естественных переменных магнитных полей на движущихся носите лях приемно-измерительной аппаратуры: само-. летах, вертолетах, надводных и подводных кораблях и платформах - при геофизическйх съемках и приеме радиосигналов в условиях вибрации первичных преобразователей переменного магнитного поля в постоянном магнитном ноле Земли (МПЗ). является для приема и юмереитноп поля в условияхреобразователя в МПЗ, подавления помехи виб.ния, в которых две поразователя на гибкомпротивоположных ивая статистическую комвозникиощих в разныхмотки 111.го устройства является Известно устройствония переменного магивибрации первичного исодержащее узлы длярационного происхожделовины обмотки преобсердечнике включены внаправлениях, обеспечпенсацию вибропомех,направленных частях обНедостатком даннонюкая точность. Известно устройство для юмеренияспеременного магнитного поля, содержащее соединенные последовательно датчик переменного магнитного поля, полосовой фильтр, усилитель, а также регистратор 121.Недостатком данного устройстваего низкая точность.Цель юобретения - ловышение точности устройстваПоставленная цель достигается тем, что в устройство дпя измерения переменного магнитного поля, содержащее соединенные последовательно датчик переменного магнитного по.ля полосовой фильтр, усилитель, а также 1 ре" гистратор, введены синхронный фильтр, преоб.разователь скорости вибрационных смещений и избирательный усилителЬ, причем выход усилителя через синхронный фильтр подключен к регистратору, управляющий вход синхронного фильтра через избирательный усилитель соеди.нен с выходом преобразователя скорости виб рационных смещений, жестко скрепленного с корпусом датчика переменного магнитного поля,% , 1004925 6которые могут быть скомпенсированы при на- -рующем выходе произойдет его существенноестройке устройства и в дальнейшем изложении подавление. Таким образом, на днфференцине рассматриваются). Эпюра процесса Ф(1), . Рующем выходе синхронного фильтра 4 прояприведена на фиг, 2 (г). вится полезный сигнал Ь(1)= К, Ь(1), аТаким образом, одна из составляющих ч на интегрирующем - асинхронная помехапроцесса 8(1), а именно Ь (1), является жест 9(1) = К 9(1), вызванная вибрацией преко связанной по фазе и интенсивности со образователя переменного магнитного поляспектральной составляющей измеряемого пере- в постоянном МПЗ в рабочей полосе измеременного магнитного поля с центральной часто-,ний дж(эпюры фиг. 2 г, д), На фиг. 2 г итой ион полосой, соответствующей полосе 1 О 2 д наличие высокочастотной составляющей,пропускания полосового фильтра д ьд, а вто- наложенной на процессы, характеризуг.щиерая - 9 (1) жестко связанной по фазе еополезный сигнал и помеху, отражает процессскоростью вибрационного смещения преобразова- работы коммутатора синхронного фильтра,. теля поля в МПЗ 1(1), являющегося причиной . которая может быть сглажена обычным фильвозникновениявибрациониойпомехиивыделеи:ром нюкой частоты и не имеет существенногоной в устройстве на частоте ыо в той же, влияния на точность измерений, так как ееполосе дц 1 Следовательно, если подать про- ,частота существенно выше частоты измеряецесс 8(1) на вход синхронного фильтра 4, немого полл. Следовательно, подавая процесспредназначенный для фнльтруемого сигнала,. Ь(1) с диференцнрующего выхода синхрона процесс 1(1) - . на вход, предназначенныйзп ного фильтра 4 на регистратор 5 н индикасигнала, управляющего его коммутацион- тор 6, можно 1 иойучить на них процесс, лилля зн йсхемой то он начнет поочередно, цикли. пенно связанныи с измеряемым в полосеаю МЬьОпеременным магнитным полем частоты ь 01 .чески, с периодомТО - - передавать пРоцесс При твм коэффициент линейной связи онреце.2 яО цляется при калибровке устройства. При не 8(1), на конденсатоРы фильтРа емкостью С . обходимости оценки характера и иитенснвноскаждый, составляющие его интегратоР, где про- тя вибрации преобразователя поля в ьависи.ходит накопление мгновенных значениймости от тина движущегося носителя изме.процесса 8(1), синфазных процессу т (1)ф те ритепьной аппаратуры и режима его движе значений его составляющей 9(1) В то же ния на вход регистратора 5 и, индикатор 630время значения составляющей 6(1) процесса:может быль подан процесс 9(1)с интегри.8(1) на интеграторе фильтра не накапливают. Рующего ввода фильтра 4. Регистрация ися, а выделяются в его дифференцирующей индикация могут вестись либо .в айалоговойцепи, представляющей включенное последова- либо в цифровой форме с возможностьютельно с интегратором активное сопротивле- однократного или многократного (например,.ние й. В соответствии с теорией синхронного ЗЗ при подаче на магнитныйноситель информацки)фильтра выбором величины воспроюведения для многоцелевого анализаь ф - ,РСи ля.огде й 1 - времяподключенияпроцесса 8 (1) Как следует из принципа синхронногок каждому из конденсаторов интегратора ф фильтра, разделение исследуемого процессав течение одного цйкла коммутации То, так, на синхронную и асинхронную относительночтобы удовлетворялось соощотпение процесса, управляющего коммутатором фильт.Ь1 (3) ра, составляюфцие реализуется при услоеии,можно добиться, что коэффициент передачи что зги процессы являются периодическимифильтра для составляющей процесса 8 (1), .4 и в рассматриваемом случае квазигармоничес.синхронной с процессом Е(1), т, е. 9(1), кими, т. е.на выходе интегратора 4 и фильтра - К1 С1 фОф (4)близок к единице, и на этомвыходе про- Условие (4) соответствует случаю приемацесе 9(1) практически повторяется с извесь- . и измерения переменного магнитного поля исным фазовым сдвигом Ч,а на выходе диф- кусственного источника, юлучающего поле. нулю, т. е. процесс 9(1) здесь будет подиь- электроразведке; связанном рад 1 оприеме).,лен. Для составляющей процесса 8(1), асин. ипи юмерению спектральной составляющейхрониой с процессом т(1) т. е. Ь(1), наобо- . естественного электромагнитного поля иа час.рот, коэффициент передачи фильтра на вы- тоте Мхов целях геоэлектроразведки, а.также4 4 Иходе дифференцирующей цепи К с по мо- юучения естественных помех радиоприему идулюблюок к единице, и процесс Ь(1) на их источников на частоте передатчика, мО,Внем практически воспроизводится с известным этих случаях результаты юмерения поля своФазовым сдвигбм ф, тогда как на интегри- дятся либо к получению данных о детермини.7. . 1004 рованных пространственно-временных вариаци) ях амплитуды и фазы поля (относительно фазы искусственного источника) либо данных.о статистике огибающей квазигармонического процесса на частоте при относительно неболь шой ширине полосы (при измерениях поля естественных источников).При решении многих научных й прак 1 и. ческих задач методами измерений переменного магнитного поля в движении, естественное 1 магнитное поле необходимо изучать в более широком диапазоне частот, т. е, удовлетворяя условиямфв Дн) "С 2Ю 14 ЫЬ 8925 8может быть получен его последовательный спектр (например, при применении в регистраторе или индикаторе квадратичного детектора), Таким образом, предлагаемоеустройс 1-во при наличии периодически перестраивае,мых контуров, формирующих частопую поло.су ьм в цепях преобразователя поля и виб.ропреобразователя, синхронного фильтра, ре.гистратора и индикатора представляют собою и анализатор спектра юмеряемого переменногомагнитного поля, выделенный в прототипе в отдельный элемент устройства. Однако он отличается от. последнего повышенной точностью анализа спектра поля в заданном диапазоне : частот за счет подавленияпомехи не толькоэа его пределами, но и непосредственно начастотах юмеряемого поля.Технико-экономическая эффективностьпредлагаемогоустройства заключается в повы шенин точности юмерений переменного магнитного поля, за счет подавления помехи, вызванной вибрацией первичного преобразователя переменного магнитного поля в постоянном ,магнитном поле Земли, независимо от частоты эя измеряемого поля и частотного диапазона из, мерений. 30Устройство для измерения переменного.магнитного поля, содержащее соединенныепоследовательно датчик переменного магнитного поля, полосовой фильтр, усилитель, атакже регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я, тем, что, с целью повышения точности, в него введены синхронный фильтр, преобразователь скорости вибрационных смещений и"юбирательный усилитель, причем выход усили.тели через синхронный фильтр подключен,к регистратору, управляющий вход синхронного фильтра через юбирательный усилительсоединен с выходом преобразователя скоростивибрационных смещений, жестко скрепленногос корпусом датчика переменного магнитного4 ф поля.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США Мф 3913107,кл.6 01 й 33/02) 1975.2. Авторское свидетельство СССР Нф 452794кл. 6 01 й 3302) 1975,где Ш 1 и и)н - .соответственно верхняя и нижняя граничные частоты задайного диана зона. Это требование может быть удовлетворено, если частота настройки полосового ,фильтра 2 и избирательного усилителя 8, равная шО, изменяется, в пределах заданного .частотного диапазона, давая возможносты дискретно или непрерывно с заданной де. тальностью измерять и проводить в нем последовательный анализ гармонических составляющих поля. С этой целью в предлагаемом устройствеможет быль применен блок 9 перестройки частоты. Перестройка частоты может осуществляться путем механическогопереключения величины емкости конденсаторов в резонансных контурах фильтра 2 И из. бирательного усилителя 8, либо применением в этих цепях электрически управляемых кон. денсаторов (варикапов или варикоидов). В случае непрерывного циклического изменения частоты период. перестройки частоты в преде. лах диапазона Юб - Ь 31 Т должен удовлет ворять условиют вс (Югде я -.- солротивление дифферснцирующейцепи;С емкосзь каждого из конденсаторовв инте 1 рирующей цепи синхронного фильтра 4.В обоих вариантах переключения частоты на регистраторе 5 последовательно регистри-руются,)а на индикаторе б индицируются средние величины огибающей спектральных составляющих переменного магнитного поля в диапазоне частот ин - ЫЕ, по которым,Формула изобретения1004925 Составитель Т, КрасноваТехред Л.Пекарь Редактор Н. Воловик Филиал ППП "Патент". г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 1877/58 Тираж 708ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035. Москва, Ж.35, Раушская наб., д, 4/5 Корректор Г. ОгарПодписное