Способ определения магнитного момента дипольного источника поля и координат этого источника

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в геофизике для проведения магниторазведочных работ, в судостроительной промытпенности для обеспечения навигационного оборудования , в медицине для диагностики и лечения. Целью изобретения является повышение точности определения магт en с нитного момента дипольного источника поля и координат этого источника. Способ может быть реализован устройством , состоящим из трехкомпонентного магниточувствительного преобразователя 1, местоположение которого известно в прямоугольной системе координат ХУ, усилителя-преобразователя 2,генератора 3 переменной ЭДС,блока 4 коммутации, блок а 5 обратной связи по измеряемому магнитному полю, блока 6 выделения составляющих вектора индукции магнитного поля, регистратора 7, вычислительного блока 8 и подвижной стабилизированной платформы 9, на которой установлен преобразователь 1. Способ позволяет также определить составлякжцие остаточного внешнего однородного магнитного поля,что повышает точность определения координат и магнитного момента данного поля. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. с (Л 00 ю to ю о оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1322208 A1 д11 4 С 01 R -3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3886871/24-21 (22) 22.04.85 (46) 07,07.87. Бюл. Ф 25 (72) Б.М.Смирнов (53) 621 ° 3 17.44 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

789949, кл. G 01 R 33/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1064251, кл. С 01 R 33/00, 1984, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНОГО

МОМЕНТА ДИПОЛЬНОГО ИСТОЧНИКА ПОЛЯ И

КООРДИНАТ ЭТОГО ИСТОЧНИКА (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в геофизике для проведения магнитораэведочных работ, в судостроительной промышленности для обеспечения навигационного оборудования, в медицине для диагностики и лечения ° Целью изобретения является повышение точности определения магнитного момента дипопьного источника поля и координат этого источника.

Способ может быть реалиэован устройством, состоящим иэ трехкомпонентного магннточувствительного преобразователя 1, местоположение которого известно в прямоугольной системе координат ХУ, усилителя-преобразователя 2,генератора 3 переменной ЭДС,блока

4 коммутации, блока 5 обратной связи по измеряемому магнитному полю, блока 6 выделения составляккцих вектора индукции магнитного поля, регистратора

7, вычислительного блока 8 и подвижной стабилизированной платформы 9, на которой установлен преобразователь 1. Способ поэволяет также опреЖ делить составлялцие остаточного внешнего однородного магнитного поля,что повышает точность определения координат и магнитного момента данного поля. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.

13222

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольэовано для определения магнитного момента дипольного источника поля и координат этого источника, например . в геофизике для проведения магниторазведочных работ, в судостроительной промышленности для обеспечения навигационного оборудования, в медицине для диагностики и лечения и т.д. 1О

Цель изобретения — повышение точности определения магнитного момента дипольного источника поля и координат этого источника.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующего способ определения магнитного момента дипольного источника поля и координат этого источника; на фиг. 2 — три направления перемещения трехкомпонентного магниточувствительного преобразователя и точки пространства на каждом иэ этих направлений.

Устройство (фиг.1) состоит иэ трехкомпонентного магниточувстви25 тельного преобразователя 1, местоположение которого известно в прямоугольной системе координат OXYZ усилительно-преобразовательного блока 2, генератора 3 переменной ЭДС, блока 4 коммутации, блока 5 обратной связи по измеряемому магнитному полю, блока 6 выделения составляющих вектора индукции магнитного поля, регистратора 7, вычислительного блока 8 и под- 35 вижной стабилизированной платформы 9, на которой установлен преобразователь

1. Первые входы преобразователя 1 и блока 2 подключены к выходу генератора 3 переменной ЭДС, Второй вход бло- 4О ка 2 подключен к выходу преобразователя 1, а выход — к входу блока 4 коммутации, выходы которого подключены к входам блока 5 обратной связи и блока 6 выделения составляющих.Вы- 45 ход блока 5 подключен к первому входу регистратора 7 и к второму входу преобразователя 1. Первый выход блока 6 выделения составляющих подключен к второму входу регистратора 7, а вто- 50 рой выход — к вычислительному блоку 8.

Способ реализуется следующим образом. 55

На первый вход магниточувствительного преобразователя 1 (фиг. 1) подается с генератора 3 переменная ЭДС, возбуждающая данный преобразователь.

08 2

В результате этого на выходе магнитометрического преобразователя 1 появляются три ЭДС второй гармоники,каждая из которых пропорциональна однои из трех составляющих вектора индукции магнитного поля, созданного магнитным моментом диполя и однородным магнитным полем, например геомагнитным. Выходные сигналы с магнитометрического преобразователя 1 усиливаются и детектируются в усилительно-преобразовательном блоке 2, который состоит из трех избирательных усилителей, трех синхронных детекторов и трех интеграторов, поэтому выходные сигналы с блока 2 пропорциональны трем составляющим вектора индукции магнитного поля. Сигналы с выхода этого блока поступают на вход блока

4 коммутации, предназначенного для коммутации сигналов, поступающих с блока 2 на вход блока 5 ° Через блок

4 сигналы с блока 2 поступают на вход блока 6 ° При перемещении преобразователя 1, расположенного на подвижной платформе 9, по выбранному произвольно направлению от точки 4 (фиг.2) к точке с, подключают предварительно в точке д блок 5 (фиг.1) через блок

4 к выходу блока 2. В блоке 5 создаются сигналы, обеспечивающие воспроизведение в объеме преобразователя 1 вектора индукции магнитного поля,составляющие которого равны по величине, но противоположны по направлению составляющим вектора индукции магнитного поля, измеренным магнитометрическим преобразователем 1. При компенсации измеряемого магнитного поля в объеме магнитометрического преобразователя 1 выходные сигналы с блоков

2 и 4 равны нулю. Тогда блок 5 отключают о1 выхода блока 2 с помощью блока 4 коммутации. При этом на входе блока 5 иммитируется нулевой сигнал, что обеспечивает запоминание сигналов в блоке 5, компенсирующих магнитное поле в объеме преобразователя 1 в точке 4 (фиг.2), Блок 5 (фиг.1) состоит из трех узлов, при этом каждый узел состоит из порогового устройства, генератора тактовых импульсов, реверсивного счетчика и цифроаналогового преобразователя. После отключения блока 5 от блока 2 сигналы, поступающие на вход блока б,про4 порциональны составлякщим векторов индукции магнитного поля, созданных диполем, например, в точках прост3 132220 ранства 4, с, Е), E, K, p, т (фиг.2) на трех направлениях перемещения трехкомпонентного преобразователя.

Определение магнитного момента дипольного источника поля и координат этого источника осуществляется следующим образом.

При перемещении трехкомпонентного магнитометрического преобразователя

1 по первому направлению определяют 10 три точки пространства, например А, С, D (фиг.2) с различными значениями по крайней мере трех коллинеарных составляющих векторов индукции магнитного поля. При этом, если разности составляющих векторов индукции магнитного поля, например, между точками А и С, А и E образуют два вектора ьйлс= %4 — и и лР4

Вл — В, между которыми угол боль- 20 ше нуля, но не равен +180, т.е. векторы индукции магнитного поля dB и 4 Вл,1 независимы, то определение

Ю магнитного момента дипольного источ1 ника поля и координат этого источника осуществляется с помощью блока 8 (фиг.1) по составляющим векторов dF

Ф ф О ДС и dB<> -(B» В, l5> — векторы индукции магнитного поля в соответствующих точках пространства А, С, Р ) и местоположениям точек пространства

А, C, D (фиг.2).

Если векторы df4с и 4Влд зависимы, то изменяют направление перемещения преобразователя на угол

Ы / 180 (фиг.2) от предыдущего направления и определяют на втором направлении перемещения три точки пространства, например Р, E, K с различными значениями по крайней мере трех коллинеарных составляющих векторов индукции магнитного поля. При этом, если разности составляющих векторов индукции магнитного поля, например, между точками D и Е, Е и

\в

k образуют два вектора В 1,Е = В1

Ь Ф О вЂ” В Е и д В ек = rE — Bk меу Которыми угол больше нуля но не равен

+180, т.е. векторы d >E и d В „ независимы, то определение магнитного момента дипольного источника поля и координат этого источника осуществляют с помощью блока 8 (фиг.1) по составляющим векторов ABIDE H Л В Е

О (В и  — векторы индукции магЕ к нитного поля в соответствующих точках пространства E и K) и местоположениям точек пространства 3,,Е, K

8 4 (фиг. 2) . Каждая пара векторов %„ Влв1 вЕ и " к одновре менно зависимы лишь в том случае, когда диполь расположен в плоскости, проходящей через точки пространства

Л, С, Ю, E u k (фиг.1), а вектор магнитного момента данного диполя перпендикулярен этой плоскости. В таком случае для определения магнитного момента дипольного источника поля и координат этого источника дополнительно перемещают преобразователь в направлении под углом 0 г (P (180 к плоскости, проходящей через точки пространства А, с, 3, Г и К, выбранные на первом и втором направлениях перемещения преобразователя. Определяют на третьем направлении перемещения преобразователя три точки пространства, например к, Р, T с различными значениями по крайней мере трех коллинеарных составляющих векторов индукции магнитного поля, а затем по разностям составляющих векторов индукции магнитного поля, например, между точками К и Р, К и Т и местоположениям этих точек определяют координаты и

1 магнитный момент дипольного источника поля с помощью блока 8 (фиг. 1), В некоторых случаях, например при азромагнитной съемке, когда известно, что источник магнитного поля находится вне плоскости перемещения преобразователя по выбранным первым двум направлениям или когда вектор магнитного момента дипольного источника поля, расположенного в плоскости измерения параметров магнитного поля преобразователем по первому и второму направлениям перемещения этого преобразователя, не перпендикулярен упомянутой плоскости, а координаты и магнитный момент дипольного источника поля определяют после магнитной съемки, то перемещают данный преобразователь по выбранным ранее первым двум направлениям. По разностям составляющих векторов индукции магнитного поля между любой из трех выбранных ранее точек пространства на одном иэ двух первых направлений перемещения преобразователя и каждой иэ двух остальных точек пространства, выбранных на этом же направлении перемещения данного преобразователя, где упомянутые разности составляющих векторов образуют два независимых вектора ин 1322208

6 два независимых вектора индукции магнитного поля.

В устройстве, реализующем способ, осуществляется компенсация вектора индукции магнитного поля в объеме магниточувствительного элемента трехкомпонентного преобразователя перед началом непрерывного измерения параметров магнитного поля по первому направлению перемещения данного преобразователя, а определение магнитного момента дипольного источника поля и координат этого источника осуществляется по разности составляющих векторов индукции магнитного поля между любой из трех точек пространства, выбранных на одном из направлений перемещения преобразователя, и каждой из двух остальных точек пространства, выбранных на этом же направлении перемещения преобразова.теля, где указанные разности составляющих векторов образуют два независимых вектора индукции магнитного поля, что ослабляет более чем на порядок влияние внешнего однородного магнитного поля на измерение составляющих векторов индукции магнитного поля, созданного диполем, и обеспечивает однозначность определения координат и магнитного момента диполя во всем пространстве наблюдения, В способе кроме координат и магнитного момента дипольного источника поля можно определить составляющие остаточного внешнего однородного магнитного поля, обусловленные, например, погрешностью компенсации указанного внешнего однородного поля в объеме преобразователя перед началом непрерывных измерений параметров магнитного поля при перемещении данного преобразователя по первому направлению. Зная составляющие остаточного внешнего однородного магнитного поля, можно скорректировать компенсацию однородного магнитного поля в объеме преобразователя и тем самым повысить точность последующих измерений параметров магнитного поля, созданного диполем, а значит, и повысить точность определения координат и магнитного момента этого диполя, дукции магнитного поля, по местоположениям этих трех точек пространства определяют магнитный момент дипольного источника поля и координаты этого источника. Так, например, по изме- 5 ренным параметрам магнитного поля в точках пространства,4, С, 2 (фиг.2) или D, Е, определяют координаты и магнитный момент дипольного источника. поля.

Если местоположение дипольного источника поля и ориентация векторов магнитного момента этого источника неизвестны, а координаты и магнитный момент диполя определяют после магнитной съемки, то перемещают трехкомпонентный преобразователь по трем описанным направлениям. По разностям составляющих векторов индукции магнитного поля между любой из трех то- 2Р чек пространства, выбранных на одном иэ направлений перемещения преобразователя, и каждой из двух остальных точек пространства, выбранных на этом же направлении перемещения преобразо25 вателя, где указанные разности составляющих векторов образуют два независимых вектора индукции магнитного поля, и по местоположениям этих трех точек пространства определяют магнитный момент дипольного источника поля и координаты этого источника.

Так, например, по измеренным параметрам магнитного поля в точках пространства 4, с, П (фиг.2) или

К или К, Р, Т определяют координаты и магнитный момент дипольного источника поля.

По предлагаемому способу определе- 4р ние координат и магнитного момента дипольного источника поля осуществляется по измеренным параметрам магнитного поля в трех точках пространства, лежащих на одном направлении переме- 45 щения преобразователя (на одной прямой), а значит, через эти три точки пространства нельза провести окружность, что обеспечивает однозначное определение координат и магнитного 5р момента дипольного источника, если разности составляющих векторов индукции магнитного поля между любой иэ трех точек пространства, выбранных на данном направлении перемещения преобразователя, и каждой из двух остальных точек пространства, выбранных на этом же направлении перемещения преобразователя, образуют

Формула изобретения

1, Способ определения магнитного момента дипольного источника поля и

1322208 координат этого источника, основанный на измерении трех компонент магниточувствительным преобразователем в трех точках пространства составляющих векторов индукции магнитного поля, коллинеарных осям прямоугольной системы координат OXYZ, определении по местоположениям этих трех точек пространства магнитного момента дипольного источника поля и коор- 10 динат этого источника, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения точности, предварительно компенсируют магнитное поле диполя в объеме тремкомпонентного преобразо- 15 вателя в любой выбранной точке пространства, затем перемещают магниточувствительный преобразователь по выбранному произвольно направлению и, непрерывно измеряя составляющие 20 векторов индукции магнитного поля, выбирают три точки пространства с различными значениями по крайней мере трех коллинеарных составляющих векторов индукции магнитного поля, изменяют направление перемещения преобразователя на непараллельное предыдущему и в трех точках пространства с различными значениями по крайней мере трех коллинеарных составлякщих 30 векторов индукции магнитного поля находят разность составляющих векторов индукции магнитного поля между любой иэ выбранных трех точек пространства на одном из направлений перемещения преобразователя, и каждой из двух остальных точек пространства на этом же направлении, на котором упомянутые разности составлякицих векторов образуют два независимых вектора индукции магнитного поля.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что дополнительно перемещают трехкомпонентный магниточувствительный преобразователь в направлении, непараллельном к плоскости, проходящей через точки пространства, выбранные на первом и втором направлениях перемещения преобразователя, выбирают на третьем направлении перемещения преобразователя три точки пространства с различными значениями трех коллинеарных составляющих векторов индукции магнитного поля и вычисляют разности составляющих векторов индукции магнитного поля между любой из трех точек пространства, выбранных на одном из направлений перемещения преобразователя, и каждой иэ двум остальных точек пространства, выбранных на этом же направлении перемещения преобразователя, на котором упомянутые разности составляющих векторов образуют два независимых вектора индукции магнитного поля.

1322208

Риа2

Составитель В,Шульгин

Редактор О.Головач ТехредЛ.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Закаэ 2860/42 Тирам 730 Подпис но е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г.укгород, ул.Проектная,4