Способ обнаружения магнитных вихрей
О пМc А и и е
ИЗОБРЕТЕНИЯ (и) 506819
Союэ Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.03.74 (21) 2014591/26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 15.03.76. Бюллетень № 10
Дата опубликования описания 02.12.76 (51) М. Кл.2 G 01V 3/00
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 550.838(088.8) (72) Авторы изобретения
P. T. Васильев и М. А. Васильева
Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки (71) Заявитель
ПТБ
ФкдйниРтм (54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ МАГНИТНЪ|Х ВИХРЕЙ х, Yg
1 V, 20 х* дН г* дн
4Hz = dX+ дУ, дХ дГ
1 Yg (2) 1
Предлагаемое изобретение относится к области геофизических исследований.
Известный способ наблюдения вихревых компонент основан на теореме Стокса (H dS IJ rot HdS, (1) согласно которой полный поток вихря через площадь S равен циркуляции вектора Н по периметру этой площади. Для реализации такого наблюдения необходимо обойти достаточно большой контур с компонентным магнитометром. Наиболее благоприятные условия для таких работ может обеспечить компонентный аэромагнитометр, однако приборы такого типа отличаются весьма невысокой точностью.
Более высокую точность наблюдений дают скалярные магнитометры, что позволяет использоьать их для выявления вихрей геомагнитного поля.
Целью предлагаемого изобретения является повышение достоверности обнаружения магнитного вихря.
Эта цель достигается тем, что по предлагаемому способу определяют суммарное приращение модуля напряженности магнитного поля по периметру полигона или на одиночном прямолинейном профиле при прямом и обратном ходе наблюдений, и по присутствию суммарного избыточного приращения судят о наличии вихря.
Приращение магнитного поля ЛН, вдоль профиля наблюдений можно рассматривать
5 как линейный интеграл производной модуля вектора Н, по направлению профиля.
Рассмотрим приращения компонент магнитного поля между двумя точками со значения10 ми поля Н,, (Хь Y>) и Нт, (Хв, У,) (временные вариации считаем полностью учтенными) .
25 где приращения компонент АН>, ЬНт и ЛНх являются результатом интегрирования производных поля в правых частях выражений (2).
В присутствии атмосферного или космического электрического тока (плотности j) ис30 следуемое пространство содержит еще ряд
"\ у
Ф
Щф б 34(Ф® «Щфф
506819 производных магнитного поля, определяемых роторными компонентами дН
gZ х дН го1х Й, =
OY дНхх/
rotYH, =
OZ (3) 10
Здесь jx, j и jz — компоненты плотности тока.
С учетом выражений (2) и (3) приращения компонент магнитного поля 15
ЬНх, ЛНг и ЬНх на нашем профиле приобретают вид Hò(1-2): — Л У .
2Н (6) 20., s1n D Нт(2 3) — /
2Н, (7) 25 (4) т(3 — 4) 2Н (8) 35
=Лне — jvЛХ+ jxЛY
Таким образом наряду с приращением компонент стационарного магнитного поля ЛНх, ЬНу и ЬО< в присутствии однородного тока 45 плотности j вдоль профиля должны появиться дополнительные компоненты
)хЬХф jzA Y! 1хЬ 1 и jv ЬХ
На чертеже показан частный пример реали- So зации предлагаемого способа.
Положим вектор плотности тока j совпадающим по направлению с вектором геомагнитного поля Н,. Вычислим невязку замкнутого четырехугольного полигона, отработанного не- 55 прерывными наблюдениями скалярного магнитометра обходом по часовой стрелке. Ось Х выбранной координатной системы направим на магнитный север, в связи с чем компоненты
Н и j обратятся в нуль. 60 (10) Начинаем обход из точки 1 к точке 2. С учетом оговоренных выше условий (4) поле, наблюденное в точке 2, мы вычислим по формуле
65 дН/,, дН
rotzH, = дХ д) — Jz
ЛНх = дХ+ + Х х, г, Х ду= ЛНх — jz Y;
ЬН вЂ” + — дХ+ х, дНк
+ д У= ЬНг + /х ЛХ; д)
ЛН = -+- дХ+ х, + + ду= где ЬХ =- (Х, — Х,); Л Y = (Y, — Y,).
4 (Нт,) = Нх,— 2Нх„/cos гЛ Y+,/ cos TËуР+-+ Hz, +2Hz /cos аЛУ+ / cos àË Y ++/ cos 1ЛЛ, (о) где cosa u созе — направляющие косинусы вектора О>,, à Ох, и Hz, его компоненты.
2 2
Вынося Hx., и Hz, в левую часть, получим разность квадратов вида (Н,,) — Н,, =- (Н,, — Н,,)(Н,, + Н,,), где первый сомножитель является приращением 6H„ o))Y r(Н, за счет тока j, а второй с достаточным приближением можно обозначить через 2Н„.
Отсюда получим
Для стороны 2 — 3 аналогично имеем где D — магнитное наклонение (D = a=
=90 — у) .
На стороне 3 — 4 знаки приращений координат ЛХ и ЛУ меняются на обратные, однако конечный результат определяется только квадратами приращений координат.
Отсюда
Точно также для замыкающего звена 4 — 1 получим
8Н(4 Ц =,/ ЛХ ..3 31ПЧР
2Н (9) Суммируя выражения (6), (7), (8) и (9), . получим невязку полигона
2НТ, 2Hò j
+ / з1пЧ) + ЛХ, 1 1
2НТ, 2Нт зависящую от плотности тока j. Выражение (10) является циркуляцией градиента скалярной функции Н, по замкнутому контуру
1 — 2 — 3 — 4 — 1. По нему может быть вычислен и модуль плотности тока, если известно наклонение D (при совпадении направления тока с полем) Нт
2Н 2Н + 2Н + 2Н (11) 506819
Составитель В. Одинцов
Редактор И. Шубина Техред Н. Локтионова Корректор И. Позняковская
Заказ 2898(9 Изд. ¹ 1594 Тираж 693 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
Наряду со схемой замеров, прсдставленной на чертеже, для выявлсния вихрей пригодны и данные высокоточных площадных съемок.
Из рассмотрения формул (6) и (8) вытекает, что вихревой эффект увеличивает показания скалярного магнитометра в направлении полета. Это значит, что возвращаясь из точки
2 в точку 1, мы получим систематическое сползание отсчетов
Аналогично для меридионального профиля
Легко показать, что вихревой эффект можно наблюдать при иной ориентировке тока 1.
Формул а из обр етения
Способ обнаружения магнитных вихрей, основанный на наблюдении циркуляции магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности обнаружения
10 магнитного вихря, определяют суммарное приращение модуля напряженности магнитного поля по периметру полигона или на одиночном прямолинейном профиле при прямом и обратном ходе наблюдений, и по присутст15 вию суммарного избыточного приращения судят о наличии вихря.
