Магнитометр (варианты)

 

Предлагаемый магнитометр предназначен для определения вектора индукции магнитного поля и может быть использован в магниторазведке, в навигации, в аварийно-спасательных работах. Магнитометр содержит три однокомпонентных коллинеарных магниточувствительных (МЧ) датчика, два из которых помещены в магнитные цилиндрические экраны. Оси экранов взаимно ортогональны и перпендикулярны осям чувствительности МЧ-датчиков. Экраны снабжены обмотками размагничивания. Устройство содержит также три усилительно-преобразовательных (УП) блока, которые подключены к соответствующим МЧ-датчикам. Магнитометр имеет цепи обратной связи от УП-блоков к датчикам. Выходы УП-блоков подключены к блоку сложения, а выход блока сложения - к регистрирующему прибору. Обмотки размагничивания, цепи возбуждения МЧ- датчиков, УП-блоки подключены к генератору переменной ЭДС. По второму варианту выполнения магнитометра выход блока сложения подключен к входу неэкранированного МЧ-датчика, а регистрирующий прибор - к УП-блоку этого датчика. Использование магнитометров по обоим вариантам обеспечивает реализацию узкой диаграммы направленности. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в магниторазведке для поиска полезных ископаемых, в навигации для определения координат судна, в аварийно-спасательных работах, например, для определения местоположения намагниченных тел, в частности затонувших судов, самолетов и т.д.

Известен магнитометр [1, с. 108, 117, рис. 4.1, 4.8], состоящий из первичного преобразователя (магниточувствительного датчика), усилительно-преобразовательного блока, вход которого подключен к выходу магниточувствительного датчика, а выход - к регистрирующему прибору и через резистор к первому входу магниточувствительного датчика, и генератор переменной ЭДС, выходы которого подключены к вторым входам магниточувствительного датчика и усилительно-преобразовательного блока. При этом усилительно-преобразовательный блок состоит из избирательного усилителя и синхронного детектора.

Известное устройство работает следующим образом. На второй вход магниточувствительного датчика подается с генератора переменной ЭДС-напряжение, возбуждающее этот датчик. В результате этого на выходе датчика появляется ЭДС второй гармоники, пропорциональная проекция вектора магнитной индукции на магнитную ось датчика [1, с. 66]. Выходной сигнал с датчика усиливается и детектируется в усилительно-преобразовательном блоке. Для детектирования сигнала на второй вход усилительно-преобразовательного блока подается переменное напряжение с генератора переменной ЭДС. Выходной сигнал с усилительно-преобразовательного блока подается на первый вход магниточувствительного датчика, обеспечивая тем самым отрицательную обратную связь по измеряемой составляющей вектора магнитной индукции, и на регистрирующий прибор.

Известный магнитометр измеряет проекцию вектора магнитной индукции на магнитную ось магниточувствительного датчика [1, с. 66], поэтому имеет диаграмму направленности в виде двух симметрично расположенных сферических поверхностей, которые на плоскости можно представить в виде двух одинаковых касающихся окружностей. Через центры этих окружностей проходит прямая, совпадающая с магнитной осью магниточувствительного датчика [2, с. 91, рис. 4-4]. Если принять, как и в радиолокации, за ширину диаграммы направленности угол между направлениями, в которых интенсивность сигнала от источника магнитного поля составляет 0,5 от интенсивности сигнала по оси магниточувствительного датчика, то ширина диаграммы направленности известного магнитометра составит 120^o. Большая ширина диаграммы направленности известного магнитометра является причиной его низкой разрешающей способности по угловым координатам.

Известно также устройство (магнитометр) для измерения компонент магнитного поля [3], которое по совокупности существенных признаков наиболее близко предлагаемому и принято за прототип. Известный магнитометр содержит однокомпонентный магниточувствительный датчик, магнитный экран, выполненный из ферромагнитных колец, охватывающих магниточувствительный датчик и соосных с осью датчика, усилительно-преобразовательный блок, первый вход которого подключен к выходу магниточувствительного датчика, а выход подключен через резистор к первому входу этого датчика, генератор низкой частоты, выход которого подключен к обмотке возбуждения магнитного экрана, генератор переменной ЭДС, выходы которого подключены к вторым входам магниточувствительного датчика и усилительно-преобразовательного блока, регистрирующий прибор, синхронный детектор низкой частоты, входы которого подключены к выходам генератора низкой частоты и усилительно-преобразовательного блока, и блок сложения, входы которого подключены к выходам синхронного детектора низкой частоты и усилительно-преобразовательного блока, а выход подключен к регистрирующему прибору.

Известный магнитометр работает следующим образом. На второй вход датчика подается с генератора переменной ЭДС- напряжение, возбуждающее этот датчик. В результате этого на выходе датчика появляется ЭДС второй гармоники, пропорциональная проекции вектора магнитной индукции на магнитную ось датчика [1, с. 66]. Выходной сигнал с датчика усиливается и детектируется в усилительно-преобразовательном блоке. Для детектирования сигнала на второй вход усилительно-преобразовательного блока подается напряжение с генератора переменной ЭДС, а на первый вход датчика подается сигнал с выхода усилительно-преобразовательного блока, обеспечивая тем самым отрицательную обратную связь по измеряемой составляющей вектора магнитной индукции.

Магнитный экран выполнен в виде ферромагнитных колец, охватывающих магниточувствительный датчик и соосных с геометрической осью этого датчика, обеспечивает ослабление влияния на результат измерения поперечного магнитного поля, перпендикулярного упомянутой геометрической оси датчика, при условии возможной непараллельности магнитной и геометрической осей датчика, которая может составлять порядка 18' [1, с. 68].

При высокоточных измерениях магнитной индукции для исключения возможной остаточной намагниченности ферромагнитного экрана с генератора низкой частоты подается на обмотку, охватывающую этот экран, напряжение низкой частоты, которая существенно меньше частоты возбуждения датчика. В результате этого магнитная проницаемость ферромагнитного экрана изменяется с удвоенной частотой, а значит на выходе датчика появляется напряжение второй гармоники низкой частоты, обусловленное непараллельностью магнитной оси датчика и геометрической оси ферромагнитного экрана. Напряжение это выделяется синхронным детектором низкой частоты и подается на блок сложения с противоположным знаком напряжению, содержащемуся в сигнале на выходе усилительно-преобразовательного блока. В результате этого на регистрирующий прибор подается с блока сложения сигнал, свободный от ложного сигнала, обусловленного остаточной намагниченностью ферромагнитного экрана.

Известный магнитометр измеряет проекцию вектора магнитной индукции на магнитную ось магниточувствительного датчика [1, с. 66], поэтому этот магнитометр, как и аналог, имеет диаграмму направленности в виде двух симметрично расположенных сферических поверхностей, которые на плоскости можно представить в виде двух одинаковых касающихся окружностей. Через центры этих окружностей проходит прямая, совпадающая с магнитной осью магниточувствительного датчика [2, с. 91, рис. 4-4]. Следовательно, известный магнитометр, как и аналог, имеет большую ширину диаграммы направленности (порядка 120^o), что является причиной его низкой разрешающей способности по угловым координатам.

Задачей предлагаемого изобретения является создание магнитометра, обеспечивающего определение направления на источник магнитного поля с высокой точностью, а следовательно, обеспечивающего определение местоположения этого источника также с высокой точностью. Кроме того, этот магнитометр должен обеспечить определение направления на источник магнитного поля, а значит, и возможность определения местоположения этого источника при наличии в пространстве сторонних источников магнитного поля. Поставленная задача решается за счет компенсации сигналов от источников магнитного поля, находящихся вне выбранной зоны, что обеспечивает реализацию узкой диаграммы направленности магнитометра.

Предлагаемое техническое решение представляет собой два устройства (магнитометра), связанных между собой настолько, что они образуют единый общий изобретательский замысел.

Предлагаемый магнитометр (по первому варианту), содержащий однокомпонентный магниточувствительный датчик, магнитный экран, выполненный в виде полого цилиндра, в котором расположен магниточувствительный датчик, усилительно-преобразовательный блок, первый вход которого подключен к выходу магниточувствительного датчика, а первый выход подключен к первому входу этого датчика, генератор переменной ЭДС, выходы которого подключены к вторым входам магниточувствительного датчика и усилительно-преобразовательного блока, блок сложения и регистрирующий прибор, снабжен двумя дополнительными однокомпонентными магниточувствительными датчиками, дополнительным магнитным экраном, выполненным в виде полого цилиндра, в котором размещен первый дополнительный магниточувствительный датчик, и двумя дополнительными усилительно-преобразовательными блоками, первый вход одного из которых подключен к выходу первого дополнительного магниточувствительного датчика, а первый вход второго дополнительного усилительно-преобразовательного блока подключен к выходу второго дополнительного магниточувстительного датчика, первые выходы первого и второго дополнительных усилительно-преобразовательных блоков подключены соответственно к первым входам первого и второго упомянутых дополнительных датчиков, и вторые входы дополнительных усилительно-преобразовательных блоков подключены к выходам генератора переменной ЭДС, вторые выходы основного и двух дополнительных усилительно-преобразовательных блоков подключены к входам блока сложения, выход которого подключен к регистрирующему прибору, при этом оси основного и дополнительного магнитных экранов расположены взаимно ортогонально, а оси упомянутых трех датчиков размещены коллинеарно друг другу и перпендикулярно осям магнитных экранов. Кроме того, магнитометр (по первому варианту), может быть снабжен двумя обмотками размагничивания, каждая из которых охватывает соответствующий магнитный экран и подключена к генератору переменной ЭДС.

Предлагаемый магнитометр (по второму варианту), содержащий однокомпонентный магниточувствительный датчик, магнитный экран, выполненный в виде полого цилиндра, в котором расположен магниточувствительный датчик, усилительно-преобразовательный блок, первый вход которого подключен к выходу магниточувстительного датчика, а первый выход подключен к первому входу этого датчика, генератор переменной ЭДС, выходы которого подключены к вторым входам магниточувствительного датчика и усилительно-преобразовательного блока, блок сложения и регистрирующий прибор, снабжен двумя дополнительными однокомпонентными магнитными датчиками, дополнительным экраном, выполненным в виде полого цилиндра, в котором размещен первый дополнительный магниточувствительный датчик, и двумя дополнительными усилительно-преобразовательными блоками, первый вход одного из которых подключен к выходу первого дополнительного магниточувствительного датчика, а первый вход второго дополнительного усилительно-преобразовательного блока подключен к выходу второго дополнительного магниточувствительного датчика, первые выходы первого и второго дополнительных усилительно-преобразовательных блоков подключены соответственно к первым входам первого и второго упомянутых дополнительных датчиков, вторые входы дополнительных датчиков и вторые входы дополнительных усилительно-преобразовательных блоков подключены к выходам генератора переменной ЭДС, вторые выходы основного и первого дополнительного усилительно-преобразовательных блоков подключены к входам блока сложения, выход которого подключен к второму входу дополнительного датчика, выход второго дополнительного усилительно-преобразовательного блока подключен к регистрирующему прибору, при этом оси основного и дополнительного магнитных экранов расположены взаимно ортогонально, а оси упомянутых трех датчиков размещены коллинеарно друг другу и перпендикулярно осям магнитных экранов. Кроме того, магнитометр (по второму варианту) может быть снабжен двумя обмотками размагничивания, каждая из которых охватывает соответствующий магнитный экран и подключена к генератору переменной ЭДС.

Использование магнитометров по обоим вариантам обеспечивает для них реализацию узкой диаграммы направленности. Получение данного технического результата возможно при использовании трех однокомпонентных магниточувствительных датчиков, измеряющих магнитную индукцию от источника или от источников магнитного поля при локальном (неполном) экранировании основного и первого дополнительного датчиков. Если при отсутствии основного и дополнительного магнитных экранов инвертированные выходные сигналы (для магнитометра по первому варианту) с основного и первого дополнительного усилительно-преобразовательных блоков уменьшить в два раза и сложить с выходным сигналом с второго дополнительного усилительно-преобразовательного блока, то сигнал на выходе блока сложения будет равен нулю.

Для второго варианта, если исключить магнитные экраны и уменьшить в два раза суммарный выходной инвертирующий сигнал с основного и первого дополнительного усилительно-преобразовательных блоков, который подается на второй вход второго дополнительного датчика, то измеряемое магнитное поле в этом датчике будет скомпенсировано. В результате этого на втором выходе второго дополнительного усилительно-преобразовательного блока сигнал будет равен нулю. В таком случае, при наличии двух магнитных экранов, то есть при локальном (неполном) экранировании основного и первого дополнительного магниточувствительных датчиков выходной сигнал как и с блока сложения для первого варианта магнитометра, так и выходной сигнал с выхода второго дополнительного усилительно-преобразовательного блока для второго варианта магнитометра будет соответствовать той части пространственного действия магнитного поля источника (источников), которое экранировано одновременно как для основного, так и для первого дополнительного датчика. Эта пространственная зона приема магнитной индукции определяется поверхностями перекрытия магнитных экранов. На изложенном принципе и реализуются два варианта магнитометров с узкой диаграммой направленности, что обеспечивает высокую разрешающую способность по угловым координатам, а следовательно, и высокую точность определения как направления на источник магнитного поля, так и местоположение этого источника. Кроме того, использование обмоток размагничивания, охватывающих магнитные экраны и подключенных к генератору переменной ЭДС, позволяет получить стабильную по ориентации и симметричную диаграмму направленности магнитометра, у которого значение измеряемого сигнала будет равно нулю при отсутствии источника магнитного поля несмотря на то, что упомянутый магнитный экран, например, ферромагнитный экран будет иметь флуктуирующую остаточную намагниченность после воздействия на него сильного магнитного поля.

Таким образом, технический результат предлагаемого изобретения выражается в сужении диаграммы направленности однокомпонентного магнитометра за счет исключения сигналов от источников магнитного поля, находящихся вне общей зоны действия основного и дополнительного магнитных экранов.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими графическими материалами.

На фиг. 1 изображена структурная схема магнитометра по первому варианту.

На фиг. 2 изображена структурная схема магнитометра по второму варианту.

На фиг. 3 изображена проекция диаграммы направленности магнитометра на плоскость OXY при наличии одного магнитного экрана, ось которого совпадает с осью OY.

На фиг. 4 изображена проекция диаграммы направленности магнитометра на плоскость OXZ при наличии одного магнитного экрана, ось которого совпадает с осью OZ.

На фиг. 5 изображена диаграмма направленности магнитометра.

Предлагаемый магнитометр по первому варианту состоит (фиг. 1) из основного 1 и двух дополнительных однокомпонентных магниточувствительных датчиков 2 и 3, основного 4 и дополнительного 5 магнитных экранов, каждый из которых выполнен в виде полого цилиндра, основного 6 и двух дополнительных 7 и 8 усилительно-преобразовательных блоков, генератора переменной ЭДС 9, блока сложения 10 и регистрирующего прибора 11. Первые входы блоков 6 - 8 подключены соответственно к первым выходам датчиков 1 - 3. Первые выходы блоков 6 - 8 подключены соответственно к первым входам датчиков 1 - 3, а вторые выходы этих блоков подключены к входам блока сложения 10, выход которого подключен к регистрирующему прибору 11. Вторые входы датчиков 1 - 3 и блоков 6 - 8 подключены к выходам генератора 9. Датчик 1 размещен в экране 4, а датчик 2 размещен в экране 5. Оси экранов 4 и 5 расположены взаимно ортогонально, а оси датчиков 1 - 3 коллинеарны (на фиг. 1 оси датчиков 1 - 3 соосны). На фиг. 1 ось экрана 4 параллельна оси OY прямоугольной системы координат OXYZ, ось экрана 5 параллельна оси OZ, а оси датчиков 1 - 3 параллельны оси OX.

Для исключения влияния на результат измерения магнитного поля, обусловленного остаточной намагниченностью упомянутых экранов, выполненных, например, из пермаллоя, предлагаемый магнитометр по первому варианту дополнен двумя обмотками размагничивания 12 и 13. Обмотка 12 охватывает экран 4, а обмотка 13 охватывает экран 5. Выводы обмоток 12 и 13 подключены к соответствующим выходам генератора 9.

Предлагаемый магнитометр по второму варианту состоит (фиг. 2) из основного 14 и двух дополнительных однокомпонентных магниточувствительных датчиков 15 и 16, основного 17 и дополнительного 18 магнитных экранов, каждый из которых выполнен в виде полого цилиндра, основного 19 и двух дополнительных 20 и 21 усилительно-преобразовательных блоков, генератора переменной ЭДС 22, блока сложения 23 и регистрирующего блока 24. Первые входы блоков 19 - 21 подключены соответственно к первым выходам датчиков 14 - 16. Первые выходы блоков 19 - 21 подключены соответственно к первым входам датчиков 14 - 16, а вторые выходы блоков 19 и 20 подключены к входам блока сложения 23, выход которого подключен к второму входу датчика 16. Выход блока 21 подключен к регистрирующему прибору 24. Вторые входы датчиков 14 - 16 и блоков 19 - 21 подключены к выходам генератора 22. Датчик 14 размещен в экране 17, а датчик 15 - в экране 18. Оси экранов 17 и 18 расположены взаимно ортогонально, а оси датчиков 14 - 16 коллинеарны (на фиг. 2 оси датчиков 14 - 16 соосны). Оси экранов 17 и 18 параллельны соответствующим осям OY и OZ прямоугольной системы координат OXYZ, а оси датчиков 14 - 16 параллельны оси X.

Для исключения влияния на результат измерения магнитного поля, обусловленного остаточной намагниченностью упомянутых экранов, выполненных, например, из пермаллоя, предлагаемый магнитометр по второму варианту дополнен двумя обмотками размагничивания 25 и 26. Обмотка 25 охватывает экран 17, а обмотка 26 охватывает экран 18. Выводы обмоток 25 и 26 подключены к соответствующим выходам генератора 22.

Предлагаемый магнитометр (его варианты) работает следующим образом (фиг. 1 и 2). На вторые входы датчиков 1 - 3 и 14 - 16 подаются с генератора 9 и генератора 22 напряжения, возбуждающие эти датчики. В результате на выходе каждого датчика 1 - 3 и 14 - 16 появляется ЭДС второй гармоники, пропорциональная проекции вектора магнитной индукции на магнитную ось соответствующего датчика [1, с. 66]. Выходные сигналы с датчиков 1 - 3 и 14 - 16 усиливаются и детектируются в соответствующих блоках 6 - 8 и 19 - 21. Для детектирования сигналов на вторые входы блоков 6 - 8 и 19 - 21 подаются переменные напряжения с генератора 9 и генератора 22. Сигналы с первых выходов блоков 6 - 8 и 19 - 21 подаются на первые входы соответствующих датчиков 1 - 3 и 14 - 16, обеспечивая отрицательную обратную связь по измеряемым составляющим вектора магнитной индукции. При отсутствии экранов 4 и 5, 17 и 18 диаграмма направленности каждого из датчиков 1 - 3, 14 - 16 будет иметь вид двух касающихся окружностей, представленных в прямоугольной системе координат OXYZ на плоскости OXY (фиг. 3) и на плоскости OXZ (фиг. 4) сплошными и пунктирными линиями [2, с. 91, рис. 4-4а]. При отсутствии экранов 4 и 5, 17 и 18 (фиг. 1 и фиг. 2), а также принимая во внимание, что расстояние между датчиками 1 - 3, 14 - 16 много меньше расстояния от каждого из них до источника магнитного поля, значения сигналов на выходах блоков 6 - 8 и 19 - 21 будут равны.

Магнитные экраны 4 и 5, 17 и 18 (фиг. 1 и 2) осуществляют локальное экранирование магнитной индукции от источника магнитного поля, измеряемой датчиками 1 и 2, 14 и 15. Зона экранирования зависит от размеров каждого экрана, в частности, от ширины ленты, из которой изготовлен экран, от размеров его сторон или радиуса экрана, если он выполнен в виде полого круглого прямого цилиндра (в виде втулки). На фиг. 3 изображена в плоскости OXY сплошной линией диаграмма направленности датчика 1 и датчика 14 (фиг. 1 и 2), полученная при вращении этих датчиков в плоскости OXY, полагая, что они расположены в начале системы координат OXYZ (фиг. 3) относительно источника магнитного поля, находящегося на пересечении плоскостей OXY и OXZ, с магнитным моментом, ориентированным, например, по оси OX. Угол α₁ (фиг. 3) определяет зону нечувствительности датчиков 1 и 14 (фиг. 1 и 2), обусловленную магнитным экранированием. Для экрана, выполненного в виде кругового прямого цилиндра α₁≈ 2arctgl₁/2R₁, где l₁ - ширина ленты экрана (высота цилиндра), R₁ - радиус основания цилиндрического экрана. Аналогично на фиг. 4 изображена в плоскости OXZ сплошной линией диаграмма направленности датчиков 2 и 15 (фиг. 1 и 2), полученная при вращении этих датчиков в плоскости OXZ, полагая, что они расположены в начале системы координат OXYZ (фиг. 4). Угол α₂ (фиг. 4) определяет зону нечувствительности датчиков 2 и 15 (фиг. 1 и 2), обусловленную магнитным экранированием. Для экрана, выполненного в виде кругового прямого полого цилиндра, α₂≈ 2arctgl₂/2R₂, l₂ - ширина ленты экрана (высота цилиндра), R₂ - радиус основания цилиндрического экрана.

Далее работа магнитометра по первому варианту осуществляется следующим образом. Сигналы с вторых выходов блоков 6 и 7 (фиг. 1), пропорциональные значениям измеряемой магнитной индукции датчиками 1 и 2, подаются на инвертирующий вход блока сложения 10, а сигнал с второго выхода блока 8, пропорциональный значению измеряемой магнитной индукции датчиком 3, подается на прямой вход блока сложения 10. В результате этого выходной сигнал с блока 10, поступающий на прибор 11, соответствует пространственной зоне, определяемой одновременным экранированием магнитной индукции экранами 4 и 5, которая измеряется датчиком 3. Упомянутая пространственная зона приема сигнала магнитной индукции источника поля соответствует диаграмме направленности (фиг. 5) в виде двух симметричных пирамид, расположенных по разные стороны от плоскости, проходящей через их общую вершину. То есть диаграмма направленности сужается в плоскости OXY до угла α₁, а в плоскости OXZ - до угла α₂. Далее последовательность работы магнитометра по второму варианту осуществляется следующим образом. Сигналы с вторых выходов блоков 19 и 20 (фиг. 2), пропорциональные значениям измеряемой магнитной индукции датчиками 14 и 15, подаются на инвертирующий вход блока сложения 23. Инвертированный суммарный сигнал с выхода блока 23 подается на второй вход датчика 16, осуществляя автоматическую компенсацию измеряемого магнитного поля в направлении магнитной оси этого датчика. В результате сигнал с второго выхода блока 21, поступающий на регистрирующий прибор 24, соответствует пространственной зоне, определяемой одновременным экранированием магнитной индукции экранами 17 и 18, которая измеряется датчиком 16. Упомянутая пространственная зона приема сигнала магнитной индукции источника поля соответствует диаграмме направленности (фиг. 5) в виде двух симметричных пирамид, расположенных по разные стороны от плоскости, проходящей через их общую вершину. То есть диаграмма направленности сужается в плоскости OXY до угла α₁, а в плоскости OXZ - до угла α₂. Магнитометр по второму варианту в отличие от магнитометра по первому варианту может иметь более широкий диапазон по измеряемому сигналу датчиком 16 и блоком 21 благодаря автоматической компенсации магнитной индукции от сторонних источников магнитного поля, расположенных (фиг. 3 - 5) вне зоны диаграммы направленности (за пределами углов α₁ и α₂). Предлагаемые магнитометры по первому и второму вариантам обеспечивают решение поставленной задачи, когда магнитные экраны не имеют остаточной намагниченности (сверхпроводящие экраны). Для исключения остаточной намагниченности экранов 4 и 5, 17 и 18 (фиг. 1 и 2), выполненных из ферромагнитного материала, с генераторов 9 и 22 на обмотки 12 и 13, 25 и 26, охватывающих соответствующие экраны, периодически подается, например, экспоненциально затухающий ток высокой частоты, превышающий примерно на порядок частоту напряжения, поступающего на вторые входы датчиков 1 - 3, 14 - 16, а длительность периода этих экспоненциально затухающих посылок тока высокой частоты существенно больше периода переменного напряжения, поступающего на вторые входы этих датчиков. В результате этого воспроизводится экспоненциально затухающее переменное магнитное поле, размагничивающее экраны 4 и 5, 17 и 18 [4, с. 251 - 254]. При этом частота тока, обеспечивающего размагничивание экранов, находится вне полосы пропускания блоков 6 - 8, 19 - 21, а значит не влияет на результат измеряемого магнитного поля. Следовательно, периодическое размагничивание магнитных экранов с флуктуацией остаточной намагниченности позволяет реализовать магнитометр со стабильной и симметричной диаграммой направленности.

В предлагаемом магнитометре по первому и второму вариантам (фиг. 1 и 2) датчики 1 - 3, 14 - 16, усилительно-преобразовательный блоки 6 - 8, 19 - 21 и генераторы переменной ЭДС 9 и 22 выполнены аналогично как и в известном магнитометре [1, с. 108], состоящем из однокомпонентного феррозондового датчика, усилительно-преобразовательного блока, генератора переменной ЭДС и регистрирующего прибора. При этом, как и в упомянутом известном магнитометре, каждый усилительно-преобразовательный блок в предлагаемом магнитометре состоит из избирательного усилителя и синхронного детектора. Магнитные экраны 4 и 5, 1 и 18 могут быть выполнены, например, из пермаллоевой ленты в виде колец, образующих полые цилиндры [1, с. 128, 129; 5], при этом каждый экран может быть многослойным, а ширина ленты должна быть больше или равна ширине магниточувствительного элемента датчика. Блок сложения представляет собой суммирующий усилитель, который может быть выполнен на операционном усилителе типа 140УД17А по известной схеме [6, с. 158, рис. 4.6"в"].

Магнитометры, представленные на фиг. 1 и 2, имеют узкую диаграмму направленности, которая более чем на порядок уже по сравнению с прототипом, а следовательно, высокую разрешающую способность по угловым координатам.

Таким образом, технический результат предлагаемого магнитометра по первому и второму вариантам выражается в компенсации сигналов от источника или от источников магнитного поля, находящихся вне зоны действия магнитных экранов, что обеспечивает реализацию узкой диаграммы направленности этого магнитометра. В свою очередь это позволяет достичь высокой точности определения направления на источник магнитного поля и расстояния до него, которое может быть осуществлено, например, по методике, изложенной в работе [7].

Литература 1. Афанасьев Ю.В. Феррозондовые приборы.- Л.: "Энергоатомиздат", 1986, 188 с.

2. Афанасьев Ю.В., Студенцов Н.В., Хорев В.Н. и др. Средства измерения параметров магнитного поля.-Л.: "Энергия", 1979, 320 с.

3. Авт. св. N 343238 СССР, кл. G 01 V 3/00. Устройство для измерения компонент магнитного поля/ Ю.В. Афанасьев// Открытия. Изобретения., 1972, N 20.

4. Афанасьев Ю.В., Щелкин А.П., Студенцов Н.В. Магнитометрические преобразователи, приборы, установки.- Л.: "Энергия", 1972, 272 с.

5. Преображенский А.А. Расчет однослойных магнитных экранов. "Известия Вузов. Приборостроение", 1960, N 4.

6. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы. М.: "Советское радио". 1979. 368 с.

7. Смирнов Б. М. Определение магнитного диполя и расстояния до него на основании измерений градиента магнитной индукции при заданном направлении на диполь. // Методы и средства точных магнитных измерений. Л.: НПО "ВНИИМ им. Д.И. Менделеева". 1980. 84 с.

Формула изобретения

1. Магнитометр, содержащий однокомпонентный магниточувствительный датчик, магнитный экран, выполненный в виде полого цилиндра, в котором расположен магниточувствительный датчик, усилительно-преобразовательный блок, первый вход которого подключен к выходу магниточувствительного датчика, а первый выход подключен к первому входу этого датчика, генератор переменной ЭДС, выходы которого подключены к вторым входам магниточувствительного датчика и усилительно-преобразовательного блока, блок сложения и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что он снабжен двумя дополнительными однокомпонентными магниточувствительными датчиками, дополнительным магнитным экраном, выполненным в виде полого цилиндра, в котором размещен первый дополнительный магниточувствительный датчик, и двумя дополнительными усилительно-преобразовательными блоками, первый вход одного из которых подключен к выходу первого дополнительного магниточувствительного датчика, а первый вход второго дополнительного усилительно-преобразовательного блока подключен к выходу второго дополнительного магниточувствительного датчика, первые выходы первого и второго дополнительных усилительно-преобразовательных блоков подключены соответственно к первым входам первого и второго упомянутых дополнительных датчиков, вторые входы дополнительных датчиков и вторые входы дополнительных усилительно-преобразовательных блоков подключены к выходам генератора переменной ЭДС, вторые выходы основного и двух дополнительных усилительно-преобразовательных блоков подключены к входам блока сложения, выход которого подключен к регистрирующему прибору, при этом оси основного и дополнительного магнитных экранов расположены взаимно ортогонально, а оси упомянутых трех датчиков размещены коллинеарно друг другу и перпендикулярно осям магнитных экранов.

2. Магнитометр по п.1, отличающийся тем, что он снабжен двумя обмотками размагничивания, каждая из которых охватывает соответствующий магнитный экран и подключена к генератору переменной ЭДС.

3. Магнитометр, содержащий однокомпонентный магниточувствительный датчик, магнитный экран, выполненный в виде полого цилиндра, в котором расположен магниточувствительный датчик, усилительно-преобразовательный блок, первый вход которого подключен к выходу магниточувствительного датчика, а первый выход подключен к первому входу этого датчика, генератор переменной ЭДС, выходы которого подключены к вторым входам магниточувствительного датчика и усилительно-преобразовательного блока, блок сложения и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что он снабжен двумя дополнительными однокомпонентными магниточувствительными датчиками, дополнительным магнитным экраном, выполненным в виде полого цилиндра, в котором размещен первый дополнительный магниточувствительный датчик, и двумя дополнительными усилительно-преобразовательными блоками, первый вход одного из которых подключен к выходу первого дополнительного магниточувствительного датчика, а первый вход второго дополнительного усилительно-преобразовательного блока подключен к выходу второго дополнительного магниточувствительного датчика, первые выходы первого и второго дополнительных усилительно-преобразовательных блоков подключены соответственно к первым входам первого и второго упомянутых дополнительных датчиков, вторые входы дополнительных датчиков и вторые входы дополнительных усилительно-преобразовательных блоков подключены к выходам генератора переменной ЭДС, вторые выходы основного и первого дополнительного усилительно-преобразовательных блоков подключены к входам блока сложения, выход которого подключен к второму входу второго дополнительного датчика, выход второго дополнительного усилительно-преобразовательного блока подключен к регистрирующему прибору, при этом оси основного и дополнительного магнитных экранов расположены взаимно ортогонально, а оси упомянутых трех датчиков размещены коллиненарно друг другу и перпендикулярно осям магнитных экранов.

4. Магнитометр по п.3, отличающийся тем, что он снабжен двумя обмотками размагничивания, каждая из которых охватывает соответствующий магнитный экран и подключена к генератору переменной ЭДС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5