Способ измерения вектора геол1агнитного поля

 

3685 7I

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сооетскив

Социалистичеокыа

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 20.17.1970 (№ 1430386,26-25) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 26.1.1973. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 16Х.1973

Ч. Кл. G Olv 3/00

Комитет оо делам

«зооретений и открытий ори Соеете Министров

СССР

УДК 550.838(088.8) Авторы изобретения

В. П. Пак и В. П. Трипольский

Заявитель Казахский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института разведочной геофизики

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕКТОРА ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к области геомагнитных измерений и может быть использовано при создании приборов для определения всех элементов магнитного поля Земли.

Известен способ (и устройство для его реализации) измерения угла магнитного наклонения 1 вектора напряженности магнитного поля Земли Т, с помощью ядерно-резонансного датчика, помещенного в ориентированные вертикально или горизонтально по магнитному меридиану кольца Гельмгольца, через которые пропускают электрический ток одинаковой величины вначале в прямом, а затем в обратном направлении.

Известный способ измерения модуля Т и угла его магнитного наклонения 1 не позволяет определять вторую угловую координату вектора T, — угол магнитного склонения 6, т. е. не позволяет фиксировать вектор Т, в пространстве.

Предложенный способ, также основанный

»а использовании датчика абсолютного магнитометра и вспомогательных колец, обеспе. чивает определение всех элементов вектора Т.

Отличие предложенного способа от известного заключается в том, что оси колец располагают в горизонтальной (вертикальной) плоскости, привязывают направление одной горизонтальной оси колец к географическому азимуту местности и измеряют модули векторов суммарного магнитного поля колец и

Земли, по которым судят о направлении вектора геомагнитного поля в пространстве.

После измерения напряженностн ма llllTного поля Земли измеряют модули суммарных векторов, образованных полем Земли и полем колец при прямом и ооратном пропускании тока в двух взаимно ортогональных направлениях, лежащ lx в горизонтальной или вертикальной плоскости, не совпадающей с вектором магнитного поля Земли (в случае вертикальной плоскости одна пз осей должна быть горизонтальная) . При этом поле колец в каждом из двух направлений сохраняется постоянным. По измеренным данным вычисляют углы магнитного склонения и наклонения в прямоугольной системе координат, совпадающей с осями колец, и после привязки последних к местности переходят к географическим координатам.

Если поле колец сохранить постоянным при измерениях в обоих направлениях, то для вычисления искомых величин достаточно измерить любые три модуля из четырех, образуемых полем Земли и колец.

Способ поясняется фиг. 1 и 2, где Tp — вектор напряженности магнитного поля Земли; з0 у;, иТ,,,,— векторы поля колец; Т„Т2, Тз, Т4—

368571

Зная углы с4 и р из уравнения (3) и (4) при T„+ Т, или нз уравнеш|й (6) и (7) при

Т, — TÄ, нетрудно перейти к углам магнитного наклонения У и склонения D. Для определения угла У используется известное соотношение направляющих косинусов вектора Тю в прямоугольной системе координат

COS - ю4 + COS {з + COS $ = 1 (8) 1(ак видно из фиг. 2, (9) 4Р = — 90" — J.

Выразив угол <р через У по уравнению (9), находим:

7з = T»4 + Тю - 2ТюТ» cos 8, Т,- = Т„ + Т,з+ 2Т,,T,cos8 (2) или

Угол магнитного склонения D, как видцо из фиг. 2, равен сумме D и Dp, т. е.

D=D +Dp где Dp — угол магнитного склонения в системе координат, совпадающей с осями колец

Гельмгольца; УУ вЂ” географический азимут одной из осей колец, определяемый точной ориентацией прибора на местности.

Из прямоугольного треутольника ОАТ, ОА = Тюсоз|.

Из прямоугольного треугольника ОТюВ

ОВ = TpcosP.

Из прямоугольного треугольника ОВА

Тгз + T2 2(Т»з + Tp) >

Тз +Т =2(Т +Т )

Т,= Т„

Т,-+ Тз= Т,-+ Т, -.

ОВ cos )

OA cosÓ

При или, учитывая уравнение (10), 45 (о) Способ измерения вектора геомагнитного поля, основанный на использовании датчика абсолютного значения магнитного поля, помещенного в центре ортогональной колечной спстемы, смонтированной на теодолитной основе, отгичаюигийся тем, что, с целью повышения точности и ускорения процесса измерения, оси колец располагают в горизонтальной (вертикальной) плоскости, привязывают направление одной горизонтальной оси колец к географическому азимуту местности и измеряют модули векторов суммарного магнитного поля колец и Земли, по которым судяг о направлении вектора геомагнитного поля в пространстве.

Т, = Т,-+ Тз — т,з суммарные векторы, образованные полем

Земли и колец; а — угол между вектором Т, и осью колец; — угол между вектором Т,, и осью колец, ортогональной первой осн;

У вЂ” угол магнитного наклонения;

D. — угол магнитного склонения;

Dp — угол магнитного склонения в системе координат, совпадающей с осью колец;

D — географический азимут одной оси колец.

Рассматривая треугольники ТюОТ,, Т,ОТ;, ТюОТз, Т,ОТ4 по теореме косинусов, можно записать:

Т, - = Т. + T + 2T Т» cos ю, 15

Т, - = Т -+ Т;- — 2Т,Т,cos, (1) Решая попарно эти уравнения относительно u » {ю, получим:

Т;- Тз

2T,Дб2(Т,- + Т -) — 4тР

Тз - — Т, cos 3

3 4

2Тюф 2(Тзз + Т4") — 4Т, Следовательно, когда поле колец сохраняется постоянным только при одном положении осн (T, + Т„), углы ц и Р определяются по пяти измеренным величинам Тю, Т,, Т2 тз И Т4

С другой стороны, складывая попарно уравнения (1) и (2), получим;

Зная любые три величины из четырех, входящих в уравнение (5), легко вычислить четвертую. В частности, 50

Отсюда направляющие косинусы вектора

Т,, записанные в виде уравнений (3) и (4), примут вид:

Тр — Т.,з

2Tp)> 2(T4 + Т ) — 4Тю

2тз — Т,- — Т 60

З 4 З

2тю) 2(т, - — T, - ) — 4 T ю

Таким образом, для случая T» = т углы а и f3 вычисляются по четырем измерешгылг величинам (Тю, Т„Т2, Тз).

J = агс sin) 1 — соззz - - cos - (3

J =- агс cos ) cos - p + cos - {з (10) cos 8

О, = агс сов

P cos -а -,— cos"-{з

Предмет изобретения

368571

Т

1 иг 2

Составитель Л. Байдакова

Текред Т. Курилко Корректор Н. Прокуратова

Редактор Т. Орловская

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 190/683 Изд. № 221 Тираж 755 Подписное

1ЛНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5