Устройство для измерения вариаций магнитного поля земли в движении

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВАРИАЦИЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ В ДВИЖЕНИИ, содержащее два магнитометра , первый блок дифференцирования, первый блок интегрирования, блок суммирования и первый блок регистрации , выход первого магнитометра соединен с первым входом первого блока дифференцирования, к второму входу которого подключен выход второго (агнитометра, выхор первого блока дифференцирования соединен с входом первого блока интегрирования,выход которого соединен с первым входом блока сумми-рования , выход которого соединен с первым блоком регистрации, о т л и ч а е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит третий магнитометр, второй и третий блоки дифференцирования, второй и третий блоки интегрирования, первый и второй блоки умножения, два блока вычитания , блок измерения нути, второй блок регистрации, причем выход второго магнитометра соединен с первым входом второго блока дифференцирования , второй вход которого соединен с выходом третьего магнитометра, выход второго блока дифференцирования соединен с вторыь входом третьего блока дифференцирования, первый вход которого соединен с выходом первого блока дифференцирования, а выход соединен с входом второго блока интегрирования и с первым входом второго блока згмножения, выход блока измерения пути соединен с вторыми входами первого и второго блоков умножения, выход второго блока (Л С умножения соединен с входом третьего блока интегрирования, выход которого соединен с вторым входом второго блока вычитания, выход второго 9 е. блока интегрирования соединен с первым входом первого блока умножения, выход которого соединен с первьгм входом второго блока вычитания, выход д Jii которого соединен с вторым входом блока суммирования, выход которого О соединен с вторым входом первого блока вычитания, первый вход которого соединен с. выходом первого магнитометра , а выход первого-блока вычитания соединен с входом второго блоiка регистрации. 2., Устройство по п.1, о т л и-чающееся тем, что, с целью регистрации производных второго и -более порядков, оно содержит по крайней мере два дополнительных магнитометра , например третий и четв-ерный , с соответствующим числом бло

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) 3(sg С 01 V 3/15

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

%Ю. ФВ ЭИ Ф (21) 3501670/24-25 (22) 20. 10. 82 (46) 15.11.84 Бюл.. У 42 (72) М, И. Матеев, E.М. Штеренгарц и А.С.Загурский (71) Краснодарская группа подразделений Научно-исследовательского института морской геофизики Всесоюзного морского научно-произэодственйого геолого-геофизического объеди.нения по разведке нефти и газа

"Союзморгео"

,(53) 550.838(088.8) ..(56) 1. Патент США У 3490032, кл. 324-3, опублик. 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

В 4588796, кл. G 01 Ч 3/00, 1975 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ВАРИАЦИЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ В

ДВИЖЕНИИ, содержащее два магнитометра, первый блок .дифференцирования, первый блок ийтегрирования, блок суммирования и первый блок регистрации, выход первого магнитометра соединен с первым входом первого блока дифференцирования, к второму входу которого подключен выход второго магнитометра, Bblxop первого блока дифференцирования соединен с входом первого блока интегрирования, выход которого соединен с первым входом блока суммирования, выход которого соединен с первым блоком регистрации,о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит третий магнитометр, второй и третий блоки дифференцирования, второй и третий блоки интегрирования, первый и второй блоки умножения, два блока вы-. читания, блок измерения пути, второй блок регистрации, причем вьиод .второго магнитометра соединен с первым входом второго блока дифферен((иро. вания, второй вход которого соединен с выходом третьего магнитометра, выход второго блока дифференцирования соединен с вторым входом третьего ,блока дифференцирования, первый вход которого соединен с выходом первого блока дифференцирования, а выход соединен с входом второго блока интегрирования и с первым входом второго блока умножения, выход блока измерения пути соединен с втоФ рыми входами первого и второго бло- g ков умножения, выход второго блока умножения соединен с входом третьего блока интегрирования, выход которого соединен с вторым входом второго блока вычитания, выход второго блока интегрирования соединен с пер". вым входом первого блока умножения, выход которого соединен с первым входом второго блока вычитания, выход которого соединен с вторым входом блока суммирования, выход которого соединен с вторым входом первого блока вычитания, первый вход которого соединен с выходом первого магнитометра, а выход первого блока вычитания соединен с входом второго бло)ка регистрации. ь

2. Устройство по п.1, о т л и-ч а ю щ е е с я тем, что, с целью регистрации производных второго и более порядков, оно содержит по крайней мере два дополнительных магнитометра, например третий и четверный, с соответствующим числом блоков дифференцирования, интегрирования, умножения, вычитания и регистрации, причем магнитометры попарно подключены к первому и вто" рому входам соответствующего блока

1124240 дифференцирования, выход которого через соответствующие блоки умножения, интегрирования и суммирования подключен к входу соответствующего блока регистрации.

Изббретение относится к геофизи-, ке, а именно к устройствам для измерения магнитных полей, и предназначено для измерения .естественных магнитных полей в движении, в частности, для гидромагнитных измерений.

Известно устройство для измерения вариаций магнитного поля в движении, которое состоит из двух магнитометров, датчики которых разнесены по линии движения носителя и включены по дифференциальной схеме измерения. Интегрирование по времени разности сигналов датчиков дает постоянную составляющую геомагнит- 35 ного поля по маршруту движения, не искаженную вариациями (1 .

Недостатком устройства является низкая точность.

Наиболее близким по технической 20 сущности к предлагаемому является устройство для измерения вариаций магнитного поля Земли в движении, содержащее два магнитометра, первый блок дифференцирования, первый блок 27 интегрирования, блок суммирования и первый блок регистрации, выход первого магнитометра соединен с пер вым входом первого блока дифференци- рования, к второму входу которого щ0 подключен выход второго магнитометра, выход первого блока дифференцирования соединен с входом первого блока интегрирования, выход которого соединен с первым входом блока суммирования, выход которого соединен с первым блоком регистрации (2$ .

Недостатком известного устройства является то, что оно измеряет прира- 40 щение вариаций во времени только в точке местонахождения судна в данный момент времени, не учитывая градиента вариаций, в том числе по пути следования носителя, что приводит к различию 45 в величине вариаций магнитного поля, измеряемой в движении, и к ошибке измерений.

При гидромагнитной съемке в высокоширотных акваториях, где геомагнитные возмущения достигают 1000 нТл и более, их горизонтальный градиент

2-3 нТл/км,,скорость движения носителя 10 узлов при продолжительности геомагнитной бури (суббури) 2 ч ошибка измерений достигает

100 нТл (10 ).

Цель изобретения — повышение точности. о указанная цель достигается тем, что устройство для измерения вариаций магнитного поля Земли в движении, содержащее два магнитометра, первый блок дифференцирования, первый блок интегрирования, блок суммирования и первый блок регистрации, выход первого магнитометра соединен с первым входом первого блока дифференцирования, к второму входу Которого подключен выход второго магнитометра, выход первого блока дифференцирования соединен с входом первого блока интегрирования, выход которого соединен с первым входом блока суммирования, выход которого соединен с первым блоком регистрации, содержит третий магнитометр, второй и третий блоки дифференцирования., второй и третий блоки интегрирования, первый и второй блоки умножения, два блока вычитания, блок измерения пути „ . второй блок регистрации, причем выход второго магнитометра соединен с первым входом второго блока дифференцирования, второй вход ко1горого соединен с выходом третьего магнитометра, выход второго блока дифференцирования соединен с вторым входом третьего блока дифференцирования, первый вход которого соединен с выходом первого блокадифференцирования,а выход соединен с входом второго блока ин1124240

15

3 тегрирования и с первым входом второго блока умножения, выход блока измерения пути соединен с вторыми входами первого и второго блоков умножения, вьжод второго блока умножения соединен с входом третьего блока интегрирования, выход которого соединен с вторым входом второго блока вычитания, выход второго блока интегрирования соединен с первым входом первого блока умножения, выход которого соединен с первым входом второго блока вычитания, выход которого соединен с вторым входом блока суммирования, выход которого соединен с вторым входом первого блока вычитания, первый вход которого соединен с выходом первого магнитометра, а выход первого блока вычитания соединен с входом второго блока регистрации..

Кроме того, устройство для измерения вариаций магнитного поля в движении, с целью регистрации произ- 25 водных второго и более порядков, содержит по крайней мере два дополнительных магнитометра, например третий и четвертый, с соответствующим числом блоков дифференцирования, интегрирования, умножения, вычитания и регистрации, причем магнитометры попарно подключены к первому и второму входам соответствующего блока дифференцирования, выход кото- З

35 рого через соответствующие блоки умножения, интагрирования и суммирования подключен к входу соответствующего(блока регистрации.

На чертеже йзображена блок-схе40 ма предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый, второй и третий магнитометры 1,2 и 3, первый, второй и третий блоки

4,.5 и 6 дифференцирования, первый 45 .и второй блоки 7 и 8 интегрирования, блок 9 измерения расстояния, первый. и второй блоки 10 и 1.1 умножения, блок 12 суммирования, второй блок 13 вычитания, третий блок 14 интегри50 рования, первый блок 15 вычитания, первый и второй блоки 16 и 17 регистрации.

Ус гройство работает следующим об азам.

Каждый из трех магнитометров 1, 2 и 3 производит измерение магнитно.— го поля по пути следования носителя в точках, равноотстоящих друг от друга.

Расстояния между первым T и вторым 2 и третьим магнитометрами равны между собой. Сигналы с магнитометров 1 и 2 поступают на входы первого блока 4 дифференцирования, на выходе которого формируется частная производная магнитного поля во времени в точке, где в момент первого измерения находился второй магнитометр 2. Сигналы с магнитометров 2 и 3 поступают на второй блок 5 дифференцирования, на выходе которого формируется частная производная магнитного поля по времени н точке, где в момент первого измерения находился третий магнитометр З,,Сигналы с первого и второго блоков 4 и 5 дифференцирования поступают на входы третьего блока 6 дифференцирования, на выходе которого формируется вторая смешанная производная магнитного поля ла пути и по времени. Кроме того, сигнал с выхода первого блока 4 дифференцирования (частная производная магнитного поля по времени) поступает на вход первого блока 7 интегри" рования.

Вторая смешанная производная с выхода третьего блока 6 дифференцирования поступает на вход второго .блока 8 интегрирования и на второй блок 11 умножения. Во втором блоке 8 интегрирования происходит интегрирование второй смешанной производной по времени, а затем и в первом блоке 10 умножения происходит умножение интеграла от смешанной производной по времени на пройденное с начала измерения расстояние, сформированное блоком 9..измерения расстояния.

Во втором блоке 11 умножения производится умножение второй смешанной производной на величину пройденного с начала измерения расстояния, далее это произведение поступает на третий блок 14 интегрирования, на выходе которого формируется интеграл от произведения второй смешанной производной на величину пройденного с начала измерения расстояния. Сигналы с первого блока TO умножения и с третьего блока 14 интегрирования.поступают на входы второго блока 13 вычитания, на. выходе которого формируется разность между произведением интеграла от смешанной производной по времени на пройденное с

0 этом ошибка измерения постоянной части магнитного поля также не превьппает 10 нТл. Приведенные значения соответствуют измерениям при экстремальных геоматнитных возмущениях (суббурях) в высокоширотных аквато-; риях (около 1000 нТл) при скорости движения носителя около 10 узлов.

Таким образом, изобретение позволяет на порядок уменьшить погрешность измерения магнитного поля в движении. . Использование изобретения наиболее целесообразно при гидромагнитной съемке в высокоширотных акваториях.

Применение буйковых магнитовариационных станций предполагает установку станций по маршруту через

30-40 км, прохождение маршрута (проведение съемки) и последующее снятие буйковых магнитовариационных станций.

Применение магнитометра-градиентометра без непользования магнитовариационных буйковых станций приводит к регистрации ложных аномалий с амплитудой до 100 нТл.

Изобретение не требует применения, буйковых магнитовариационных станций и позволяет производить точную гидромагнитную "съемку прн однократном ,прохождении маршрута. При экстремальных геомагнитных возмущениях (суб1 бурях) до 1000 йТл и продолжительности 2 ч погрешность измерения постоянной и переменной частей магнитного поля не превышает 10 нТл.

5 1 l 2424 начала измерения расстояние и интеграла от произведения второй смешанной производной на пройденное с начала измерения расстояние по времени.

С выхода второго блока 13 вычитания укаэанная разность поступает на вход блока 12 суммирования, на другой вход которого поступает сигнал с выхода первого блока интегрирования, который производит интегрирование 10 величины первой частной производной магнитного поля по времени. На выходе блока 12 суммирования формируется величина, характеризующая переменную часть магнитного поля., Сгвыхода 15 блока 12 суммирования величина переменной части магнитного поля поступает на блок 17 регистрации и на один из входов первого блока 15 вычитания, на другой вход которого поступает сигнал .с первого.магнитометра 1, рав- ный сумме величин постоянной и переменной частей магнитного поля. Таким образом, иа вмходе;-первого блока вычитания 15 формируется величина по- 25 стоянной части магнитного поля, измеранного s движении, свободная от вариаций.

Изобретение позволяет учесть про" странственные изменения вариаций магнитного поля (градиент вариаций) при измерении в движении, что существенно повышает точность измерений, а относительная ошибка измерения переменного магнитного поля уменьшается 35 до fX, или не превышает 10 нТл, при

1124240

Заказ 8274/35

Тирах 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ухгород, ул. Проектная. 4

Составитель В.Попадько

Редактор И.Рыбченко Техред M. epranb Корректор А. Тяско