Способ определения компонент вектора магнитной индукции

 

Союз Советскик

Соцнаяис тече сник

Ресяубяин

ОП ИСАКИИ н мтоескомю свидютальств (6l } Дояолнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 27.06. 80 (1) 2946528/18-21 (51)М, Кл. с присоединением заявки М

G 01 R 33/02

Рмударетвекыб кеннтвт

СССР ав двлвтт извбрвтввкй и открытий (23) Приоритет

Ояублнковаио 15.06.82. 6итллетень М 22 (53) УДК 621.317. .44(088.8) Дата опубликования описания 15.06 .82 (72) Автор изобретения т

В. А. Бледное м т; )

- .:д,, Ф -. т

Ленинградское отделение Института земного егматйбив, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПОНЕНТ ВЕКТОРА

МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Изобретение относится к магнитометрии, точнее к методам компонентных измерений магнитного поля.

Известен способ для определения компонент вектора магнитной индукции (ВИИ), включающий преобразование измеряемого магнитного поля наложением дополнительного поля (полей) заданной ориентации, компенсирующих поочердно неизмеряемые компоненты. С помощью . этого способа можно определить комто поненты либо последовательно, установив в одной точке магниточувствительный преобразователь (ИП ) с несколькими колечными системами различ15 ной ориентации, либо одновременно.

В последнем случае необходимо иметь ряд ИП, каждый из которых измеряет определенную компоненту 1,1 1.

Известный способ, при использовании его на движущихся носителях, имеющих собственное магнитное поле, дает значительные погрешности в измерении компонент. Это происходит иэ"за

2 измерения каждой компоненты в разных точках траектории носителя и при различной ориентации носителя относитель"

Но направления геомагнитного поля.

Известен другой способ определения компонент вектора магнитнои индукции, использующий преобразующую измеряемое поле оболочку, включающий линейное преобразование измеряемого поля по трем взаимно перпендикулярным направ" лениям с коэффициентом преобразования, из которых хотя бы один по величине не равен двум другим, ориентацию npe" образователя, определение величины модуля вектора магнитной индукции преобразованного поля и определение углов между направлением вектора маг" нитной индукции и направлениями определяемых компонент (2).

Однако точность определения компонент зависит от точности знания коэффициентов преобразования линейно преобразованного поля, величины которых зависят от магнитной прони3 935836 4 цаемости материала, из которого сде- Расстояние на котором устанавлилан пРеобРазователь (эллипсоидальнаЯ вают МП 3-5 определяется степенью оболочка), осуществляющий линейное неоднородности собственного поля преобразование измеряемого поля. Из- преобразователя 1, типом преобразовестно, что магнитная проницаемость 5 вателя 1 и ориентацией направления изменяется при изменении магнитного ВМИ измеряемого поля относительно поля, что изменяет величины этих коэф- направления определяемой компоненты фициентов, обычно определяемые зара- (K3). нее и почти всегда в полях, отлича" После этого измеряют отношения ющихся от измеРяемых, что снижает 1О коэффициентов экранирования и преобточность опРеделениЯ компонент ВМИ. Разования (КП) в точках установки МП, Цель изобретения - повышение точ- Для этого компенсируют все составляности ющие суммарного магнитного поля кроПоставленная цель достигается тем, ме направления, вдоль которого опречто согласно способу определения ком- I5 деляются КЭ и КП. Это можно осущестпонент вектора магнитной индукции, вить, например, с помощью колечной заключающемуся в линейном преобра- системы (не показано). Затем измерязовании измеряемого поля по трем ют величины полей внутри и снаружи взаимно пеРпендикулярным направлени- преобразователя 1 для двух известных ям с коэффициентом преобразования go величин измеряемого магнитного поля из которых хотя бы один по величине (оно задается с помощью колечной сине равен двум другим, ориентации стемы). По результатам измерений выпреобразователя и определении величи- числяют нужные отношения коэффициенны модуля вектора преобразованного тов. После проведения этих операций поля, после ориентации преобразовате" z5 устройство готово к работе. ля определяют отношение коэффициен- Для определения компонент ВМИ. тов экранирования и преобразования внешних магнитных полей определяют в точках, расположенных на направле- величину линейно преобразованного. ниях, совпадающих с направлениями поля и три величины суммарного магкомпонент вектора магнитной индук- 5З нитного поля. По результатам этих ции, а затем определяют суммарную измерений и знанию отношений коэффивеличину измеряемого магнитного поля циентов экранирования и преобразоваи собственного магнитного поля пре- ния рассчитывают компоненты ВМИ. обраэователя в одноименных точках. Рассмотрим частный случай.

Способ реализуется с помощью В качестве преобразователя исустройства, показанного на чертеже. пользуется шаровая оболочка (ШО).

Устройство содержит эллипсоидаль- При этом выбор компонент, которые неную оболочку (ЭО) - преобразователь 1, обходимо измерить, .осуществляется магниточувствительные преобразовате- путем выбора точек измерения суммар" ли (МП) 2, 3, 4 и 5, причем Х, У> 2 - ного поля: направление определяемой координатные оси, совпадающие с выб- компоненты совпадает с линией, соедиранными направлениями определения няющей точку измерения суммарного компонент вектора магнитной индукции поля и центр ШО. и с полуосями преобразователя P j. В этом случае

Способ осуществляется следующим образом.

Помещаем преобразователь в одно- 4Z. 2> Ъ

Поля измеряемйе преобразователями

Родн и магнитное поле. Это позволЯет на осях Х, Y, Z с тветственно равны т $ = (1-ПО)Ъ + (1-И) т + (1 -П Р ле внутри его, а также сформировать х суммарное магнитное поле снаружи обо- Т = (1-П) Х + (1-П@) У + (1-П лочки В д л нейш м для о троен „.Я. (ф - ((2т системы координат ориентируют преобразователь 1 таким образом, чтобы

П, 9 - эффи иенты зависящие его полуоси совпали с направлениями

55 измеряемых компонент. Затем на пред- полнения преобразователя 1; ложении его полуосей устанавливают три дополнительных МП: МП 3, МП 4 X,Y,Z - -компоненты измеряемого и МП 5 ° поля.

5 9358

Поле внутри преобразователя 1 равно 7„=(4- ) Х (j-R.) Y (4-9) Z, где R - -коэффициент экранирования.

Можно написать систему уравнений формула изобретения

Способ определения компонент вектора магнитной индукции, заключающийся в линейном преобразовании измеря" емого поля по трем взаимно перпендикулярным направлениям с коэффициента" ми преобразования, из которых хотя бы один по величине не равен двум другим, ориентации преобразователя и определении величины модуля вектора преобразованного поля; о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, после ориент щми преобразователя определяют отношение

-коэффициентов экранирования и преобразования в точках, расположенных на направлениях, совпадающих с направлениями компонент вектора магнитной индукции, а затем определяют суммарную величину измеряемого магнитного поля и собственного магнитного поля преобразователя в одноименных точках.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Афанастьев В. В., Студенцов И.В., Целкин А. П. Магнитометрические преобразователи, приборы, установки.

"Энергия", 1972, с. 214-215.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке и 2627825/18-21, кл. G 01 R 33/02, 15.06.78.

Z - =Т

А+В+С

Т,=T -gX -gW - ; т„ = +«l+) Nx, . «I g>5 ; < д 5z

° !-ъ - +()gX (S +)gV +(

П 2 П& 0 П вЂ” (R-2) R.

d-—

R-2 п-2

Из этой системы определяем Т, Х г У, (Z, т.е.

9Х А; (Y В, qz --C;

Х +Y +Z+Т

Иэ их уравнений .определяем Х, Y, Z

Таким образом, определяется модуль и компоненты ВМИ измеряемого поля.

Использование предложенного техни- зв ческого решения позволяет повысить точность определения компонент ВИИ на движущихся носителях, имеющих собственное магнитное поле. По сравнению с известными способами, точность определения компонент .практически не зависит от величин магнитной проницаемости материала, иэ которого изготовлен преобразователь 1. Достаточно один раэ, желательно в обсерватории, определить отношения коэффициентов экранирования и преобразования, а затем использовать их для вычисления компонент ВМИ.

36 6

Кроме того, возможность одновременно определять модуль и компоненты

ВМИ в выбранной системе координат исключает необходимость использовать системы слежения за направлением геомагнитного меридиана и направлением

ВМИ. Это одновременно снижает сто.имость компонентного преобразователя и повышает точность измерений.

ВНИИПИ Заказ 4202/46

Тираж 717 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4