Устройство для измерения градиента магнитного поля на море

(19) (1 ц С 01 Ч 3/175 ТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБР Д ТОРО СИДЕТЛЫТ(72) В.В,Любимов71) Специальное конструкторскоебюро Физического приборостроенияАН СССР(56) 1, 11 атент С 1 А 1 3490032,кл. С 013/08, опублик, 970.2. Гордин В.Г 1, и др, Системы гидромагнитных наблюдений с квантовымимагнитометрами. М., ВИЭМС, 1980,с.14-16 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО Д 1 Я ИЗМЕРЕНИЯГ 1 АДИЕНТА МАГНИТНОГО 11 ОЛЯ НА МОРЕ,содержащее два идентичных магниточувствительных датчика МЧД 1 с блоками Формирования сигнала, размещенных в раздельных буксируемых немагнитных гондолах, два частотомера,подключенных первыми входами к выходам соответствующих МЧ 1, последовательно соединенные блоки вычисленияградиента и вывода инФормации, подключенные первыми и вторыми входамик выходам соответствующих частотомеров, кварцевые часы, подключенныевыходами к третьим входам блоков вычисления градиента и вывода инФормации, блок синхронизации, подключенный входом к выходу кварцевых часови выходами - к вторым входам частотонеров, а также рег)стратор, подключенный к выходу блока )вывода инФормации, о т л и ч ; ю щ е е с я тем,что, с целью по)ы)ения точности измерения в море, в него дополнительновведены генератор зондирующих импульсов с управляемым импульсным пневмоизлучателем, т)и пьеэоприемника давления, два пз которых установленыв буксируемых годолах, а третий)естко укрепз)е 1 н Бтаыге под кормойкорабзя, усилитель и блоки измерениявертикальной и горизонтальной базы,причем вход гсператора зондирующихимпульсов сое пне) с выходом блокасинхронизации, а выход подключен ковходу управ:яемого импу;ьсного пневмоиэлучателя, выходы пьезоприемников давления соединены со вторымивходами блоков Формирования сигнала,вторые выходы которых подключены соответственно к )ерэым и вторым входам блоков из. ерения ве;.:ткальнойи горизонтальной базы, трстьи входы блоков измерения вь ртикальпой игоризонта)ьпо баэь: Гое.:1)счерезусилитсль с выходом третьего пьеэоприемника давления, четвертые входыэтих блоков подключены к одному извыходов кварцевых часов, выходы жеэтих блоков соединены с четвертымивходами блоков ),ьгптслея град)ентаи вывода инФо)ыап)и.Изобрете.ние Относит(я к 1 еафтзи"чес:кому приборостроению и может быг-.,использовано Б устройствах при морской геамагнитной съемке.Известно устройства для измеоснияградиента магпитнаго поля на море,содержащее две гондолы, внутри котоРЫХ РаЗМЕЩЕНЫ МаГНКтОЧУВСтвнтЕЛьНЫЕдатчики Е,МеД 1 с блоками формированиясигнала, Пр 1 этом гондолы закреплець,в двух разнесенных точках пространства с применением "жесткой базы,т,е. буксируемые немагнитчые Гондолыусталовлец) на фиксированном расстсянии одно от другой ь 1.,Недостатки известного устройстваЗса:(ТЮЧ 2 О 1 С 5 Б Там, с(ТО бс(зс ИЗМЕРЕи Р О Г Р а НЕ ГЧ Е2 С К С. т Е .Т с.,( О Б Р ГЬ Ц 0 Громоздка, сдох(на метстднка спуско, - ,оцъ лньтх работ.ачба-ЕЕ бс)ИЗКЬ.Т 1 1 -ЛТЛТс СКПЛ Г)Еоенем т к зоб) е т ению явля е(я уст ) Ой :тво для измерения гтоадиецта маг)тит- ТЮГО ПОЛЯ На МОРЕ т СГЛТЕ)РХ(2 ЕЕС Цт)2 ицентрс)5 ых )с б;(т)ксл)и с)оал 11 ровс НИЯ с.к 1 Гтс Пс )2 ЛС) С Нэ 1 Н 3 сЗД,ТЬ ных буксирусл)ых пека)ццтлых гондолах, Два 2 СОТОМЕТ)ЕГОД(ЛЮт(ЕЬ(НЬХ ПЕРБыми Вхе,т,етти к выходам (.аатветствую - ТЕЛХ 15(ТТГОСТТЕТОВБТЕЕТО СаДИЕТЕТТЦЫЕ блоки )зт.тчис чет )55т) 21 и(Пт 2 и Бь 3 0;т с, Ш(Т)ОТО 12 ТТЦИ, ЦОТКЛЮЧЕТ 1 ТЫЕ ВОВЫ 1 Т Ивторьлп Входами к Бьходам саответстВ УОЩИХ )та С Т Г) ТОМЕРОт, КБ 2 РЦЕВЬс Ча СЬ,рае(тоеттье гыходами к третьим вхо,цам олоков Бьчнсления градиента и)ьп Входам частотомеров 2 также ре 1 и (1 (р )3 2 Г Г) т. и О Гкл Г тегт 1 ) тт к В ы х с Г у б ) т з1 а ВЯБОП ИЬфГ)РМа ЦЦТ,ТПТ(Т) Р 5(1Т)ойСТГ О ПОЗВОЛЯЕТ ":Зге "ят Беотикап.цый ити горизацтальный градиетт магнитно 0 псля Б двух )аз- Е;Ес(Итх точках пространства с прилтентз Р .с 1 лт .тт.сстко;1б азат " сс стс - )Тапп ТТТЫС О:ДОТ.Ы бУТс(С)РУОТСЯ За Серсо(ТЕ 2 (Т;бки)( КабГЯ()тапца(1 устройстве характеризуется 1:едостата най точностью изм рений, сбус.товлегто 1 тем, что при перемен- НЬХ услг)ВИЯХ бу 1 т С 1 ровт"Т За 3.;С стщкк) ;" сцРТЛТЕТРОТ ВЕИЧИНЬ 1 Ц БПР 3 ТЕ";:Л 1 Я БО:1 не 15 я ) скорость )бу.серОБТ(т с рыс" 1 епцля Ганда)5, база изма)ения изме-.; ец тя пртг ретНаст, Величина коте)рай пряма грор рционатьно з;ттисит От Ве-. ичитцн Ббрттчат ба.35 Т;тзл)е ракия. Цель изобретения - повьпецие точности измерения в море,Наставленная цель достигается тем,что в устройство для измерения градиента магнитного поля на море, содержапее деза идентичных тт 1 Чц с блоками формировани сигнала, размещенныхБ раздельных буксируемых немагнитныхгондолах, дна частотомера, подключен 1 Оцых первыми Входами к выходам соотБетствуо(их 1(Д, последовательно соедиценные блоки вычисления грациента и вывода информации, подключенныепервыми к вторыми входами к выходам15саотвстствутощих частотомерсв, кварцевые часы подключенные 1 ыхадамик ретеит 13) Одам б)Охов вычисления1 рат)Гн та н Выв 0 ца информации ) блокт"цхооцизации, цадключецньЙ ВходамК тХО/У Ктс.РБХ са т )В Ч ВЫХОЦ 2 МИН ( ОТ)Л: Т;5)даЛ "асРО0 МЕООГ а Тан;у блока Б;,ч 0)12 1 Н 90)лацииДапалТИ РЕТ НО ВБ "3 ЕНЫ ГЕ.НЕ,)атав ЗОНДИРУЮ")ьоих ттмпуль сов с упт)авт 5 емьм илпульсЦ,РТ ЦОБЛОИ Т,ТНаЕ ЕМРИ П Г.ЗОПРИц(ка павле.ия два из като 1)ьх устацовлеп,. В букслр у е)л 1 х Оптолах, а третий х(естка укзеплее тта танге цц кормой корабля. усилитель и блоки измет)ения Вертикальн 01 и Гаавив зоттальцай базы, цричем вход генератора зоцццрлчощих импульсов соедипен с Выходом блока синхронизации,3 2 Выход подключен ко входу управляе"таго импульснаГО пневлОизлучателя ) пыхоцы пьезоприемников давления, соедицець со т)торыми Бходал(и б:оков0)лХровацлтт сигнала, вторые выходы т КатарХ ПОДКЛЮЧЕНЫ СООТВЕТСТВЕННО Крвьтм и вторым входам блоков измер чия Верттлкальной и горизочтальнойбазы, тг)еттл Входы блоков измере-,51 1)ЕРГЛКСЗЛЬОЙ ,1 ГОРЕ 301 ТТНЛЬНОЙ .55 базы соединены через усилитель с выходом третьего пьезопркемника давления четвертые входы этих блокац гтодклю Тень к одному кз выходовт 132 вьтгтттзтх т;1 сов, тьрхадь жет этих бла,ко 3 соединены с етзертьжи входалеиблсков 3 ывода информации и вычис.теция градиента,На фиг. приведена блок-схемаредпагаемтн о устройства; на фиг,2- .5измерение горезонтапьного градЕента) когда Гондолы буксируются на одном горизонтальном уровлер на Г)еГ,З - то жет когда гондолы букстлру.отс 5 на разных горизонтальныху 1 овн 5 х; на те), - - то,с, т,. тгондоль буксируют.я на разных го -ризонтальных уровнях, но расположенына одной вертикали.Устройство содержит две немагнитные буксируемые гондолы 1.1 и .2с расположенными внутри пьезоприемниками 2. и 2.2 давления и МЧД 3.и 3.2 с блоками 4. и 4,2 формирования сигнала соответственно. ЗОНемагнитные гондолы 1. и 1,2 буксируются при помощи кабелей 5.1 и5.2 за кораблем, на котором расположены два частотомера 6 и 7, блок8 синхронизации, кварцевые часы 9,блок 1 О Вычисления градиента, блок1 Вывода информации и регистратор12. Блок 8 синхронизации ОединцСО Вкот) ЕНЕР,т т ОРа)ттт;РУЩЕИМПУЛЬСОВ, ВЫХОД КдтОРОГО ПотК)ВЧЕНко входу управляемого пцевмоизлучателя 14, Блоки 4,1 и 4.2 формироваНИЯ СИГНа)а Ут.таНОВЛЕННЫЕ В ЕМаГтных гондола)( 1, и 1.2, сосде)еь спомощью кабелей 5,и 5.2 .о в)(Одам.)блока 15 этерецЯ горизонЕа)гнойбазы, другие входы которых подключены через усилитель 17 к третьему пьезоприемнику 18 давления, укреглееному на штстнге пОд кормой коерабля уи к Выходу кварцевых часов 9, а выходы этих блоков подключены к соответствующим входам блока О вычисления градиента и блока 1 выводаинформации.Устройство работает следующимобразом,По команде с блока 8 сицхрониэации, генератор 13 зондируощих импульсов вырабатывает.импульс ультразвуковой энергии определенной длительности, т(оторьтй цри помощи управ"ляемого пцевмоизлучателя 14чается в море, При этом возникаетпрямая акустическая волна, фронткоторой распространяется во Все стороны от излучателя с некоторой скоростью тт и в момент прохоядеция пьсзоприемника 18 давления наводит внем сигнал, который формируется усилителем 17 и поступает ца один извходов блоков 16 и 15 измерения вертикальной и горизонтальной базь), вырабатывая команду на начало поступ-ления частоты опорного генератора скварцевых часов 9 на другой вход 5этих же блоков. При прохождениифронтом прямой волны установленных вгондолах 1,1 и 1.2 пьезоприемников 2, 1 и .". 2 т;)ВЕя В НХ ;)ВодяСя сигналы, которые усиливаются соответствующими блоками 4. и 4,2 формирования сигнала и поступают через кабели 5, и 5.2 на соответствующие входы блока 5 измереня горизонтельной базы, При этом на выходе блока 15 формируется кодовый сигнал, соответствующий расстоянию от корабля до каждой из гондол .1 и 1,2 и ГОрета онтатьной баз е между ними тП 13 Отра ке;ти излученнОГО )тправлясмым пнев 0 злучателем4 импульса ультразвуковой энергии от дна моря возникает Отраженная волна,. фронт которой, достигая немагнитных гонГрояа),ия СИ Н,)т)Х.ЕЛ) 5. т И .),2 ПО тт ГЮТ Г (то; тЕ ( ТВ тт т т З 3 Х) тЬ ОЛО)(а 1 6 т)ЗМЕ)Сттнт13 Г.Х;т,ттттнтт.4 баству)т)ш)1) 1 тс:с) 5 т "тГ ОГ дна мбрр. д)к;, л Нзкс;е ь.; не)а т.ттттхт :,т): 1е 1, У т) вестн(ат)ьной т)азтСК )т)тттмаг:;ит 100 п 0351т 3 ) и 3.т с.гаЛЬ От КО 0)ЫХ ЧЕРЕЗ )РУГОИ ВХОД бЛОко 3 4. ) . 2 фОрм:30 ваниЯ с )г)ааКаб,.л "),И 5,;. П(тс"ГтвтаЮГ На .;(3 ДтВ ттЮщ )т ):;тт .Гт. С): Ь.з )а . .).Ет ) Т -НОГО .)035) : твух ТСЧК Х )тросттзанства.По ОИле, Вырабат. асмой кварцевы -м т;т)т";т) ч сва. Отот)"тп)ва) :и еНа В, -ОтОт). :; т - , -:. ) 3тт т)0-.0 тт , 5 ; -Г,т " О тта С.)ОТ 3т; 5,3 ,3, ).,Е; 3(тЬтт Ка,Е)Ь Ч):т. 30)5рзгн.) а. ГДЕ Прт)ИСХО,ГЕТ Ет"т)СЛЕВс Г,. );э(тв) ЬЕОГО т;Г ГПалс( Н т бЛОК . 1 З)твОП Н 1")Р)а.;ИИт)0;т)ВПт;, т:,Е:тттт т, т,т -ПЯВт)ЫЕ т)СРУ,; ;)ЧС .: .)Е;Ец)т)( Да)ЕЬ"ОБЕРТК )18"Г 013 т.О 1 тт)Ь НЬЧ) ГРаДИЕ) Т Мтт ") ) ГЦО 0 Пот)35 МЕЖДУ ),ь, . Очкми пв:тсГ) такс . а. молулт3 тт , тт",тттГС то)тт). т)Г:,т(т)ИЗ ЭТ т)Ч т. В 03 тт)", .Н , т., ):., ГОНДЛ.та 1)ас СтчтНИЕ ттР:;-:;) 5. 0 );) О) )М И )аж,:0)0924541мена регистрации фрота прямой волныпервой и второй гондолами удовлетво.ряли соотношению(ьГрадиент магнитного поля междудвумя точками в этом случае определяется из выражениял=1"л 1.- ., (Точность измерения базы градиентометра тем выше, чем меньше длительностьизлучаемого импульса ультразвуковой энергии, и определяется извыражениял, У2(8)Величина . у современных эхолотов, например, колеблется в пределах 1 О- 10с, что позволяет иметьразрешаюшую способность при измерении расстояния на море 0,750,0015 м соответственно и повыситьтоост. измерения градиента магиого поля в 5-О раз особеннопри использовании базы измеренияЙЭ 100 .,из гондол, глубину моря и значения текущего времени измерений.При измерении горизонтального градиента фиг,2 момент прохождения фронта прямой волны регистриру ет сначала первая 1,1. а затем и вторая 1.2 буксируемые гондолы, База между гондолами определяется из 1выражения О импульса ультразвуковой энергии пьезодатчиками 2. и 2,2 первой и второй гондол 1.1и 1,2 соответственно,Горизонтальный градиент в этомслучае между двумя точками вычисляется из выраженияС,. =(яга 1 В) = ". 2(2)где В, и В 2 - значения поля, синхронно зафиксированные МЧД25в двух точках простран.ства,Через некоторый промежуток времени Г , пьезоприемцикц 2.1 и 2.2 давления, установленные в гондолах, фцк. 0сируют прохождение фронта отраженнойволны, при этом появляется возможность определить глубину моря из соотношения1 (3) 35При различном заглублени буксируемых гондол (фиг.Зи измерении горизонтального градиента база междуэтими гондолами определяется из вы 40ражения где 7, - разность времен регистрациифронта отраженной волны меж,5ду пьезодаткали.1 и 2. 2гоцдол .1 и 1.2 соответстгдеи Т - соответственно временна регистрации прямого а 1 дч Г -с г" 12 я Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет исключить погрешность измерения градиента магнитного поля, связанную с наличием переменных условий буксировки, нестабильностью базы измерения и рысканием годол, эа счет точ:ого определения базы и каждый момент измереция. При этом гозможцо упрощение методики измерения градиента магнитного поля ца море, применение цри изм репцях базы г;юбой длины и повышение скорости буксировки,1(роме того, дополцтельно получают в цифровой форме данные о глубице моря, жестко синхронизированные по времени с измеренными значениями градиента поля между точками и значениями магнитного поля в этих точ венцо,Определеие базы при измерении . вертикалього грациета в двух точках (фиг,4 следует из выражения50й = Ч (5)Из геометрических расчетов следует, что для выода гондол в вертикаль необходимо варьировать длину кабе."ей 1 акиобразом, чтобы врек ах,Реализация устройства может осуществляться на базе магццгометров, например, с кватовылп, протонными или феррозондогями датчикаю установленньми в буксируемых гондолах совместно с иьезоприемниками давления, н 10 иер, 1 НС092454Фиг. 2Ри. ФИДИ Заказ 3250/30 Тираж 711 Подписное3фмВ 4 ВВав ею а ВЮЮФипнвл ППП Патеит , г.Уагород, ул.Проектная, 4