Устройство для определения координат и магнитного момента дипольного источника поля

 

Изобретение относится к измерительной технике . Может быть использовано для определения координат и магнитного момента (ММ) дипольного иаочника пола например, в геофизике для проведения магниторазведочных работ, в судостроительной промышленности для обеспечения навигационного оборудования в медицине для диагностики и тл. Целью изобетения является повышение точности определения координат ММ дипольного источника поля и упрощение конструкции блока первичных преобразователей (БПП). Для достижения этой цепи в устройство введены двенадцать .компенсационных катушек 15-26. блок 14 сложения подвижная платформа 27, на которой размещен БПП. На чертеже также показаны: БПП, состоящий из жесткого магнитного основания 1, трехи двухкомпонентных преобразователей 2 и 3 и 4 и 5 соответстьенно, усилительно-лреобразовательные блоки 6-9, генератор 10 переменной ЭДС, блоки 11 и 12 вычиганиа вычислительный блок 13. В устройстве осуществляется автокомпенсация однородного магнитного пола что обеспе вает более высокую точность определе(«ля координат и магнитного момента дипопьного исто мика магнитного поля. 2 ил.

(ю) SU (и) 1279376 Al

Z (>)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТВНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3808100!21 (22} 05Л185

{46) 30.1193 Бюа% 43-44 (Ó2} Смирнов БМ. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ И МАГНИТНОГО МОМЕНТА ДИПОЛЬНОГО ИСТОЧНИКА ПОЛЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Может быть использовано для определения координат и магнитного момента (ММ) дипольного источника поля, например, в геофизике для проведения магниторазведочных работ, в судостроительной промышленности для обеспечения навигационного оборудования, в медицине дпя диагностики и тл. Целью изобетения является повышение точности определения координат ММ дипольного источника поля и упрощение конструкции блока первичных преобразователей (БПП). Для достижения этой цели в устройство введены двенадцать компенсационных катушек 15 — 26. блок 14 сложения, подвижная платформа 27, на которой размещен

БПП. На чертеже также показаны БПП, состоящий из жесткого магнитного основания 1, трех — и двухкомпонентных преобразователей 2 и 3 и 4 и 5 соответственно, усилительно-преобразовательные блоки 6 — 9, генератор 10 переменной ЭДС, блоки

11 и 12 вычитания, вычислительный блок 13. В устройстве осуществляется автокомпенсация однородного магнитного поля, что обеспечивает более высокую точность определения координат и магнитного момента дипольного источника магнитного попа 2 ил.

1279376

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использована для определения координат и магнитного момента дипольнога источника паля, например, В геофизике для и!)Оведения магниторазведочных работ, в судостроительной промышленнссти для обеспечения навигацианного оборудования„ в медицине для диагностики и т.д.

Цель изобретения — повышение тачиа" сти определения координат и Image»bfTIIOI-G момента дипольного источника поля и упрощение конструкции блока первичных преобразователейй.

Иа фиг, 1 изображена структурная схема устройства; на фиг, 2 -- пр астра нствен но а расположение магниточувствительных преобразователей.

Устройства содержит (см, фиг; 1! бла« первичных преобразователей, состоящий из жесткого немагнитного основания 1, трехкампонентных магнитачувствительных преобразователей 2 и 3 и двухкамггонентных магнитачувствительных преобразователей 4 и 5, усилительно-преобразовательные блоки 6-9, генератор переменной ЗДС 10, блоки вычитания 11 и 12, е!Ычислительныи блок 13, блок cffo)KGB lя 114, двенадцать идентичных кампенс"-ционных

5-26 и f)opви>кнук) платфа )му 27

Выход генератора 10 подклю:!Вн к первым

Входам блоков 6-9 и преобразователей 2-5, Входы блоков 11 и 14 подключены к выходам блоков 6 и 7, а Входы блока 12 подключены к выходам блоков 6 и 9. Выход преобразователя 2 подключен к второму входу блока 6, выход преобразователя 3

ПОДключен к ВтарОму ВхОДу блока 7, ВыхОД преобразователя 4 падклачен к BTQpoму входу блока 8, Выход преобразователя 5

ПОДклlочен к Второму ВхоДу f)f!QKa 9, ВыхОДы блоков 11 и 12 подкл!Очены к входу вьгчислительнога блока 13. Катушки 15, 18, 21, 24

Вкл 1ачены посл едае!ателье!О и соГfiac HQ. !1 их

Выхадные концы подкл!Очены к первому и второму выходам блока 14, Катушки 16, 19, 22 и 25 Вкл>юче!!ы последовательна и сОГласНО, 3 ИХ Е)ЫХОДНЬ18 КОНЦЫ ПОДКЛЮЧВНЫ К третьему и четвертому Выходам блока 1!4, Катушки 17, 20, 23 и 26 включены последовательно и согласна, а Nx выходные концы падкл!Очены к пятому и шестому Выходам блока 14, Катушки 15, 16, 17 распаложаны на преобразователе 2, катушки 16, 19, 20 расположены На opeo6paaoeа erie 3, Kaту!Вки 21, 22, 23 расположены í".;г!реобразс в."-,теле 4, катушки 24, 25, 26 расп01!Ожены на преобразователе 5. На подвижной платформе 27 распола«кен блок перви Гных преобразователей, При этом (см, Фиг, 2) i5

>0

-«5

-!0!

>15

50 ! " !« («« трехкампанвнтные магниточувствительнь|е преаОразОВ3тели 20 и 29 расположены н3 оси ОХ прямоугольной системы координат

0XYZ, 3 двухкампан8нтные маГнитачувстВительные преобразователи 30 N 31 расположены На Оси е)". системы координат, Лре!Образователи 30 и 31 расположены симметрично относительно начала координат точки 0 Г исто!>!и 0Xv7 причем установлены так, что адно из наг.равлений измеряемых с ос авляющиу. пар аь етров маГ! 1итнаГО полл

КажДЫМ ИЗ ЗТИУ. I!PBCGPс>ЗОват81!8Й! СООСНО оси ОУ, а другое на!"равление измеряемых составляющих параметров магнитного поля каждым из указанных f! I)eoáразователей параллельно оси OZ. Преобразователи 28 и 29 установлены " àê, чта направления измеряемь!х сас)авляюших Гla;)3MBTpoB маГнитноГО поля кажДым из aTf!Ix преабразавателеЙ каллинеарны саатветству!Ощим осям OX, OY, OZ системы координ, т OZY.

Устройство работает следующим образам, На первые Входы и реабрязователей 2-5 (см. фиг. 1! подается = генератора 10 переменная ЗДС, возбуждающая зти преобразователи; В результате зтаго на выходе каждого из преобразователей появляются

ЗДС Второй гармоники, каждая из которых пр0па )циональна одной из Трех саставля10щих маГнитнОЙ индукции, созданнОЙ маГ"

НИТНЫМ МОМОНТОМ ДИПОЛЯ и ОДНОРОДНЫМ мап1итнь!м 10)1814, !1апоимер Геом3Гнитны14.

Выходные сиГнзлы с Греабразават8лей 2-5 усиливаются и детектируются в саответстВу!oIIiIix блоках 6-9, 3 ",àòåì подаются на

ВхоДы блоков Вычитания 11 и 12, ВыхОДные сигналw с б lQKGB 6 и 7 IGJKi1!G IBHbf K Входам блока сложения 1И, В з1!Оке 14 осуществля8ТСЯ СЛожЕНИВ СИГНс)лав, Г1РОПОРЦИОНВЛЬ1Iых саставляlощим 138KTGpQB маГнитной индукции, измеренных преобразователями

2 и 3, Выходные сигналы с блока 4. пропорцианаль1! ble саста вляк)!Дим ВИ8ш неГО ОднародноГО маГ11итнаГО и )ля и састаВляющим

Вектора ма Гни ГНОЙ и!1дукции, созда нHQЙ диполем В тачке симметрllи преабразОВЯтелей

2 И 3, 4 И 5, ПОСтупсЗЮТ В КОМПенса!1,ИОННЫЕ катушки 15-26, асущес1вляя сIВтакампенсаЦИIО ОДНОООДНОГО faTIIIfT!-IOI Q ПОЛЯ, ДСЙСТву !

ОщеГО на Г 3Гйигачув1 твительные преобразователи 2-5. В блоке 11 осуществляется Вычитание сигналов, пропарцио!

13ЛЬНЬ!Х CGCTBBJIBIOff ЕИМ BBKTQPGB МВГНИТ" !!ай индукции, измеряемых Г!Оеобразавателгми 2 и 3, 3 в иВОКе l2 Осуществляется

ВЬГЧИта>1И8 С ИГН B!10 В, 11РОГ10РЦИОНсаЛЬЕ1 ых Составляющим век)прав магнитной индукции, измеf)fief b!x I!pi. 06paanBBTe)lff so 4 и 5. Сиг валы с бг!окав ! и ", 11!!Опарцианаль>чые разностям векторов магнитной индукции, поступают на вычислительный блок 13, В блоке 13 по сигналам; пропорциональным разностям составляющих векторов магнитной индукции, осуществляется определение пространственных производных, характеризующих тензор градиента магнитной индукции в точке пространства, относительно которой расположены преобразователи 28 и 29, 30 и 31 (см. фиг, 2). При перемещении подвижной платформы 27 определяют пространственные производные, характеризующие тензорь1 второго ранга, как минимум в двух точках пространства. По каждому тензору градиента вектора магнитной индукции в соответствующей точке пространства определяют единичный радиус-вектор дипольного источника с точностью до четырех направлений, Если из полученных направлений радиус-векторов пересекутся в одной точке пространства только два направления, то эта точка и соответствует местоположению диполя. По радиус-вектору и пространственным производным вектора магнитной индукции, измеренным в одной из точек пространства, определяют магнитный момент дипольного источника поля. Единичные радиус-векторы могут пересекаться в нескольких точках пространства. В таком случае по каждому радиус-вектору точки пересечения направлений единичных радиусвекторов и пространственным производным магнитной индукции. характеризующим тензоры второго ранга в каждой из двух точек пространства, определяют возможные векторы магнитного момента диполя. При пересечении в одной точке пространства истинных направлений единичных радиус-векторов и пересечении в других точках пространства ложных направлений единичных радиус-векторов местоположение дипольного, источника определяется по равенству векторов магнитных моментов в одной из точек пересечений, вычисленных по измеренным пространственным производным векторов магнитной индукции в двух точках про20

45 странства. Если какие-то направления единичных радиус-векторов совпадают. то дипольный источник находится на оси. совпадающей с одним из направлений этих векторов. В таком случае по измеренным пространственным производным и местоположениям точек измерения данных пространственных производных векторов магнитной индукции определяют расстояние до диполя, а затем и вектор магнитного момента этого диполя. Определение координат и магнитного момента дипольного источника поля по измеряемым параметрам осуществляется в блоке 13.

В устройстве по сравнению с прототипом определение координат и магнитного момента дипольного источника поля осуществляется только по разностям компонент векторов магнитной индукции, измеренных в выбранных точках пространства, что повышает точность определяемых параметров, так как не требуется измерять для этих целей магнитное поле, созданное дипольным источником. Кроме того, в устройстве осуществляется автокомпенсация однородного магнитного поля, действующего на магниточувствительные преобразователи, что повышает точность измерения разностей составляющих векторов магнитной индукции по сравнению с прототипом более чем на порядок, а значит, устройство обеспечивает более высокую точность определения координат и магнитного момента дипольного источника поля, причем в устройстве по сравнению с прототипом блок первичных преобразователей содержит не три. а два трехкомпонентных магниточувствительных преобразователя, что эначительн о уп рощает ко н струкцию этого блока, (56) Авторское свидетельство СССР

N- 789949. кл; 6 Oi R 33/00..

lEEE "Trans ori Magnetic" vol. MAG-11, No 2, March 1975, р, 701-707, Семенов B,Ã. Труды ВНИИМ, Сб. "Методы и средства точных машинных измерений". -Л.: 1980. с. 3-19, 50

Формула иэо6 р етен и я

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КООРДИНАТ И МАГНИТНОГО MOMEHTA

ДИПОЛЫ-!ОГО ИСТОЧНИКА ПОЛЯ, содер- 55 жащее блок первичных преобразователей, состоящий из жесткого немагнитного основания, двум трехкомпонентных магниточувствител ьн ых преобразователей, расположенных на оси ОХ прямоугольной системы координат OXYZ данного основания, и двух двухкомпонентных магниточувствительных преобразователей, расположенных на оси OY указанной системы координат данного основания, четыре усилительно-преобразовательных блока, генератора переменной ЭДС, выход которого подключен к первым входам усилительно-преобразовательных блоков и

1279376

Физ. Z

Составитель В,Шульгин

Техред M.Màðãåíòàë Корректор Л,Пилипенко

Редактор !1,Тимонина

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3333

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 магниточувствительных преобразователей, два блока вычитания. входы одного из которых подключены к выходам первых двух усилительно-преобразовательных блоков, соединенных своими вторыми входами с выходами двух симметрично расположенных относительно начала координат точки

О трехкомпонентных преобразователей, а входы второго блока вычитания подключены к выходам третьего и четвертого усилительно-преобразовательных блоков, соединенных своими вторыми входами с выходами симметрично расположенных относительно начала координат двух двухкомпонентных преобразователей, и вычислительный блок, входы которого подключены к выходам блоков вычитания, трехкомпонентные магниточувствительные преобразователи установлены так, что на- 20 правления измеряемых составляющих параметров магнитного поля каждым из этих преобразователей коллинеарны осям системы координат OXYZ, каждый из двухкомпонентных магниточувствительных 25 преобразователей установлен так, что одно из направлений измеряемых составляяющих параметров магнитного поля каждым двухкомпонентным преобразователем соосно оси ОУ, а другое направле- 30 ние измеряемых составляющих параметров магнитного поля каждым иэ этих преобразователей параллельно оси

OZ, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и упрощения блока первичных преобразователей, оно снабжено двенадцатью компенсационными катушками, блоком сложения и подвижной платформой, на которой размещен блок первичных преобразователей, на каждом магниточувствительном преобразователе расположены три компенсационные катушки, оси катушек, расположенных на каждом магниточувствительном преобразователе, коллинеарны осям системы координат OXVZ, четыре компенсационные катушки, оси которых коллинеарны оси OZ, включены последовательно и согласно, четыре компенсационные катушки, оси которых колли неарны оси ОУ, включены последовательно и согласно, четыре компенсационные катушки, оси которых соосны оси ОХ, включены последовательно и согласно, при этом свободные выходы катушек подключены к выходам блока сложения, входы которого подключены к выходам первого и второго усилительнопреобразовательных блоков.