Цифровой феррозондовый магнитометр

 

Союз Советснии

Социалистические

Республик

К АВТОе СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 07. 07.80 (21) 2975230/18-21 с присоелинением заявки № (23) Приоритет (5l)M. Кл.

G 01 R 33/02

Госудерствеииый комитет до делам иэобретеиий и открытий

Опубликовано 15.04.82. Бюллетень ¹ 14 (53) УДК 621. 317, .44(088,8) Дата опубликования описания 15.04 .82 !

А.H.Ñõîìåíêî, IO.Р.Линко и Г.И.Соб)5рев Ф

1- >

:д

/ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (541 ЦИФРОВОЙ ФЕРРОЗОНДОВЫЙ МАГНИТОМЕТР

R ,Н

ni SV

Изобретение относится к геофи зическому приборостроению, а точнее к магнитометрам, предназначенным для измерений компонент и полного вектора напряженности магнитного пдля Земли.

Известно устройство компенсацион-, ного типа, содержащее трехкомпонент" ный феррозондовый датчик, устройство выделения и преобразования, элементы

10 цепи обратной связи, регистрирующий прибор (13.

Недостат ком устройства является то, что, обладая высокой чувстви" тельностью и острой диаграммой на- .

15 правленности и применяя компенсационный метод измерения, трехкомпонентные магнитометры позволяют измерять . компоненты и модуль вектора индукции магнитного поля Земли. Применение компенсационного метода измерения приводит к необходимости применений компенсационных катушек в феррозон-. довых чувствительных элементах. Ка" тушки с током являются источником постоянных или медленно меняющихся магнитных полей, которые создают напряженность поля в точке на расстоянии R, определяющуюся по формуле где 1 - сила тока;

S - площадь среднего витка;

W - коли ч ест во ви т ко в;

n=Z - для точек, расположенных на продолжении оси;

n=1 - для точек, лежащих на перпендикуляре к оси, проходящем через. центр катушки.

Наличие полей, создаваемых компенсационными катушками, приводит к появлению в трехкомпонентном феррозондовом датчике взаимовлияния одной катушки на два других феррозондовых чувствительных элемента.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является цифровой

3 9205 феррозондовый магнитометр для измерения трех взаимно перпендикулярных составляющих вектора напряженности магнитного поля. Этот прибор имеет три измерительных канала, построенных по принципу следящего последовательного уравновешивания, основными узлами которых являются феррозондовое сравнивающее устройство, устройство управления и преобразователь код — напряже-с0 ние 12).

Ферроэондовое сравнивающее устройство может быть как с выходом в виде постоянного напряжения, так и с выходом в виде частоты. 3$

Канал измерения работает следующим образом.

При наличии разницы между измеряемым Нс и компенсирующим Н магнитны20 ми полями на одном из выходов сравнивающего устройства появляются импульсы, следующие с рабочей частотой ферроэондового сравниваЮщего устройства Эти импульсы через схему управления поступают на вход реверсивного счетчика импульсов. Схема управления в зависимости от знака разности (11о — 11„ вырабатывает управляющие сигналы постуг .ающие на входы "СлоУ

30 жение" или "Вычитание" реверсивного счетчика импульсов.

В соответствии с состоянием разрядов счетчика преобразователь коднапряжение, управляемый реверсивный счетчик импульсов формирует сигнал компенсации Н».

Одновременно код счетчика поступает в устройство цифровой индикации или устройства ввода и на вход логического устройства схемы выбора полярности. На выходе последней в зависимости от знака направления) измеряемого магнитного, поля вырабатываются соотве ствующие сигналы, управляющие работой переключателя полярности магнитного поля компенсации и схемы управления счетчика.

В этот момент, когда значение Н достигает Н схема магнитометра при"

0>

0 ходит в состояние равновесия, и импуль сы с выхода феррозондового сравнивающего устройства прекращаотся.

Недостатком магнитометра следящего. уравновешивания, имеющего высокие метрологические характеристики, является Ы то, что при построении трехканального

-магнитометра ему свойственны ошибки от взаимовлияния, как и всем трехком94 ф понентным магнитометрам компенсационного типа.

Цель изобретения - повышение точности измерений, Поставленная цель достигается тем, что в цифровой феррозондовый магнитометр, содержащий три измерительных канала, каждый иэ которых состоит из феррозондового сравнивающего блока с феррозондовым датчиком и компенсационной обмоткой в нем, последовательно соединенные блок управления и преобразователь код - напряжение, выход которого подключен к компенсационной обмотке, дополнительно введены вычислительный блок, управляемый задатчик поля, а также в каждый канал управляем.ле ключи, .которые подключены между выходом феррозондового сравнивающего блока и входом блока управления, а к управляющему входу каждого из управляемых ключей подключен один выход задатчика поля, другой выход которого подключен к компенсационной обмотке, вход вычислительного блока связан с выходом блоков управления каналов, а управляющий выход - с входом управляемого задатчика поля.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Цифровой феррозондовый магнитометр содержит три измерительных канала

- 3 °

Каждый канал состоит из феррозондового сравнивающего блока 4, включающего в себя ферроэонд с компенсацион» ной обмоткой, управляемый ключ 5, блок 6 управления, преобразователь 7 код-напряжение, а также общие для всего магнитометра вычислительный блок 8 и управляемый задатчик 9 поля, Выход магнитометра является выходом вычислительного блока 8.

Цифровой феррозондовый магнитометр работает следующим образом.

На феррозонд действует разница соответствующей проекции вектора напряженности Но и поля компенсации, создаваемого преобразователем 7 коднапряжение Й компенсационной обмотке.

В основном режиме работы управляемый ключ 5 замкнут, и с выхода ферроэондового сравнивающего блока 4 импульсы поступают в блок 6 управления до тех пор, пока измерение не закончится.

Получившиеся результаты поступают с выхода блока 6 управления на соот920594 ветствующие входы вычислительного блока 8, где запоминаются и хранятся.

Затем вычислительный блок 8 выдает управляющий сигнал на управляющий вход управляемого задатчика 9 поля, по которому выдается управляющий сигнал в один из каналов на управляющий вход управляемого ключа 5 для отключения выхода феррозондового сравнивающего блока 4 от. блока 6

;управления и одновременно задает скачок поля в компенсационную обмотку феррозондового сравнивающего блока

4, при этом поле, создаваемое компенсационной обмоткой, равняется 15

Н„= Н„„ - Н где i. - номер канала 1-3;

Н,=IIО,- измеренное поле;

Н - поле от управляемого -за- 2о датчика поля 9.

Из-за взаимовлияния компенсационных обмоток феррозондов на выходах блока 6 управления двух других кана лов будут следующие результаты изме рения:

Формула изобретения

Цифровой феррозондовый магнитометр, содержащий три измерительных канала, .каждый из которых состоит из феррозондового сравнивающего блока с феррозондовым датчиком и компенсационной обмоткой в нем, последовательно соединенные блок управления и преобразователь код-напряжение, выход которого подключен к компенсационной обмотке, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены вычислительный блок, управляемый задатчик поля, а также в каждый канал - управляемые ключи, которые подключены между выходом феррозондового сравнивающего блока и входом блока управления, а к управляющему входу каждого из управляемых ключей подключен один выход задатчика поля, другой выход котороro подключен к компенсационной обмотке, вход вычислительного блока связан с выходами блоков управления каналов, а управляющий выход - с входом управляемого задатчика поля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Афанасьев Ю.В., Люлик В.Il.

Трехкомпонентный феррозондовый магнитометр. В сб. Теофизическая аппаратура", Л., "Недра",, вып. 36,- 1968.

2. Семенов Н.И., Яковлев Н.И.

Цифровые феррозондовые магнитометры, Л., "Энергия", 1978, с. 130- 136..

Н „= Н }О+ К„ Н

3 Н 30+ К1 Н g, где К },К - постоянные коэффициенты .

Значения Н и Н „ поступают в вычислительный блок,8 и -запоминаются, 1 аналогично получается при подаче поля в компенсационные обмотки канала 2. и 3:

Н } = Н „, + К Н, HSK= НЬО+ KIB!I

Н1Ь "1О+ КЗ1НЬ ! = " 10+ КМ"ЪИз этих значений, запомненных в вычислительном блоке 8,затем вычисляется значение коэффициентов К „

45 2 3 35

При неизменности внешних условий, действующих на датчик феррозонда, эти коэффициенты длительное время остаются постоянными. Коэффициенты

so запоминаются в вычислительном блоке

8. Далее магнитометр работает в основном режиме: вычислительный блок 8 управляющих сигналов не выдает, управляемый задатчик,9 поля поля не создает, управляемый клюя g замкнут, вычислительный блок 8 проводит исправление поступающих в него результатов и на выход магнитометра поступают значения:

Н О К },1 Н О К 3 НО9

Н } = НО } КРНО К НРУ

Н 3" НОЬ КЬ„НО КЬЯНТИ.

Использование данного устройства в цифровом феррозондовом, магнитометре, работающем в комплексе с вычислительным блоком цифровой вычислительной машины, наиболее просто и без дополнительного усложнения устройства позволяет повысить точность характеристиKH магнитометров.

Устройство использовано в разрабо- танном и изготовленном макете цифра» вого магнитометра ИНЦ-1, экспериментальные исследования подтвердили эффективность усложнения устройства, тозволяющего повысить точностные характеристики магнитометров.

920594

Составитель Г, Змиевская:

Редактор М.Недолуженко Техред Т. Маточка . Корректор i. Шекмар

Заказ 2332/50 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

9 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4