МАГНИТОМЕТР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК G01R33/00 G01V3/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в магниторазведке.

Известен магнитометр [1] содержащий феррозонд, входом подключенный к нему усилительно-преобразовательный блок, выход которого подключен к регистрирующему прибору и через резистор к первому входу феррозонда, генератор переменной ЭДС, выходами подключенный ко вторым входам феррозонда и усилительно-преобразовательного блока.

Недостатком магнитометра является низкая разрешающая способность по угловым координатам из-за большой ширины диаграммы направленности.

Наиболее близким из аналогов является магнитометр для измерения компонент магнитного поля [2] содержащий 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, выходы которого подключены к обмотке возбуждения магнитного экрана, генератор переменной ЭДС, выходы которого подключены ко 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.

Недостатком ближайшего аналога является низкая разрешающая способность по угловым координатам из-за большой ширины диаграммы направленности.

Техническим результатом данного изобретения является создание магнитометра, обеспечивающего определение направления на источник магнитного поля с высокой точностью, т. е. обеспечивающего определение местоположения этого источника с высокой точностью и при наличии сторонних источников.

Магнитометр (по первому варианту), содержащий однокомпонентный магниточувствительный датчик, магнитный экран, выполненный в виде замкнутой цилиндрической поверхности, ограниченной двумя параллельными плоскостями и охватывающий 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 ко вторым входам магниточувствительного датчика и усилительно-преобразовательного блока, обмотку насыщения, расположенную на магнитном экране, и регистрирующий прибор, отличается тем, что он снабжен дополнительным магниточувствительным датчиком, магнитным экраном, выполненным в виде замкнутой цилиндрической поверхности, ограниченной двумя параллельными плоскостями и охватывающей дополнительный магниточувствительный датчик, дополнительным усилительно-преобразовательным блоком, корреляционным устройством и дополнительной обмоткой насыщения, расположенной на дополнительном магнитном экране и соединенной последовательно с основной обмоткой насыщения, два свободных вывода обмоток насыщения подключены к первым двум выходам корреляционного устройства, третий выход которого подключен к регистрирующему прибору, первый вход дополнительного усилительно-преобразовательного блока подключен к выходу дополнительного магниточувствительного датчика, а первый выход подключен к первому входу этого датчика, входы корреляционного устройства подключены ко вторым выходам соответствующих основного и дополнительного усилительно-преобразовательного блока и входу корреляционного устройства, при этом магнитные экраны размещены так, что образующие цилиндрических поверхностей этих экранов взаимно ортогональны, а оси обоих датчиков размещены коллинеарно в плоскостях, перпендикулярных образующим цилиндрических поверхностей, соответствующих магнитных экранов.

Магнитометр (по второму варианту) отличается тем, что он снабжен дополнительным магнитным экраном, выполненным в виде замкнутой цилиндрической поверхности, ограниченной двумя параллельными плоскостями и охватывающей магниточувствительный датчик, корреляционным устройством и дополнительной обмоткой насыщения, расположенной на дополнительном магнитном экране, выводы обеих обмоток насыщения подключены к первым четырем выходам корреляционного устройства, пятый выход которого подключен к регистрирующему прибору, первый вход корреляционного устройства подключен ко второму выходу усилительно-преобразовательного блока, а второй вход подключен к генератору ЭДС, при этом магнитные экраны размещены так, что образующие цилиндрических поверхностей этих экранов взаимно ортогональны, а ось датчика расположена в плоскости перпендикулярной образующим цилиндрических поверхностей магнитных экранов.

На фиг.1 изображена структурная схема магнитометра по первому варианту; на фиг.2 структурная схема магнитометра по второму варианту. Магнитометр по первому варианту (см. фиг.1) состоит из основного 1 и дополнительного 2 однокомпонентных магниточувствительных датчиков, основного 3 и дополнительного 4 магнитных экранов, основной 5 и дополнительной 6 обмоток насыщения, расположенных соответственно на экранах 3 и 4, выполненных в виде кольцевых рамок, основного 7 и дополнительного 8 усилительно-преобразовательных блоков, генератора 9 переменной ЭДС, корреляционного устройства 10 и регистрирующего прибора 11. Образующие цилиндрических поверхностей кольцевых рамок взаимно ортогональны, а оси датчиков 1 и 2 размещены коллинеарно, в плоскостях, перпендикулярных образующим цилиндрических поверхностей соответствующих кольцевых рамок.

Магнитометр по второму варианту (см. фиг.2) состоит из однокомпонентного магниточувствительного датчика 1, основного 2 и дополнительного 3 магнитных экранов, выполненных в виде кольцевых рамок, основной 4 и дополнительной 5 обмоток насыщения, расположенных соответственно на рамках, усилительно-преобразовательного блока 6, генератора 7 переменной ЭДС, корреляционного устройства 8 и регистрирующего прибора 9. Оба экрана 2 и 3 выполнены в виде замкнутых цилиндрических поверхностей, ограниченных двумя параллельными плоскостями, в результате чего экраны принимают вид колец, охватывающих датчик 1. Образующие цилиндрических поверхностей экранов 2 и 3 взаимно ортогональны, а ось датчика 1 расположена в плоскости перпендикулярной образующим цилиндрических поверхностей экранов 2 и 3.

Магнитометр по первому варианту работает следующим образом.

Напряжение, подаваемое с генератора 9, возбуждает основной 1 и дополнительный 2 датчики, в результате чего на выходе каждого из них появляется ЭДС второй гармоники. Сигналы, поступающие на основной 7 и дополнительный 8 усилительно-преобразовательный блоки соответственно с основного 1 и дополнительного 2 датчиков, усиливаются и детектируются, для чего на блоки 7 и 8 подается переменное напряжение с генератора 9. Ток, подаваемый с корреляционного устройства 10 на основную 5 и дополнительную 6 обмотки, создает поле, насыщающее их до состояния насыщения, таким образом обмотки становятся магнитопрозрачными, что равносильно их отсутствию. При этом диаграмма направленности каждого из датчиков 1 и 2 имеет вид касающихся окружностей одинаковой величины, а значения сигналов на выходах блоков 7 и 8 будут равны. При наличии остаточной намагниченности экранов 3 и 4 на обмотки 5 и 6 с корреляционного устройства 10 подается затухающий переменный ток, обеспечивающий размагничивание экранов 3 и 4. Сигналы с блоков 7 и 8, пропорциональные значениям измеряемой магнитной индукции датчиков 1 и 2, поступают в блок 10, где складываются в разные интервалы времени и сравниваются с хранящимся в его памяти сигналом, соответствующим полному экранированию датчиков. Разностный сигнал, соответствующие зоне, определяемой одновременным экранированием магнитной индукции экранами 3 и 4, измеряемой датчиками 1 и 2, поступает в регистрирующий прибор 11 в виде двух симметричных пирамид расположенных по разные стороны от плоскости, проходящей через их общую вершину.

Магнитометр по второму варианту работает следующим образом.

В отличие от магнитометра по первому варианту корреляционное устройство 8 (см. фиг. 2) запоминает в разные интервалы времени сигнал, поступающий с усилительно-преобразовательного блока 6, который сначала пропорционален магнитной индукции, измеренной датчиком 1, когда экран 2 находится в размагниченном состоянии, а экран 3 в состоянии магнитного насыщения, т.е. становится магнитопрозрачным, что равносильно его отсутствию, а затем наоборот, когда экраны 2 и 3 находятся в состояниях противоположных указанным выше. Сигналы складываются с предыдущими и вычитаются из сигнала, находящегося в памяти корреляционного устройства 10, когда оба экрана 2 и 3 находятся в состоянии магнитного насыщения. Разностный сигнал, соответствующий зоне, определяемой экранированием магнитной индукции экранами 2 и 3, измеренной датчиком 1, что соответствует диаграмме направленности в виде симметричных пирамид, расположенных по разные стороны от плоскости, проходящей через их общую вершину, поступает в регистрирующий прибор 9
Это приводит к высокой точности определения направления на источник магнитного поля и расстояния до него.

Использование: изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в магниторазведке. Сущность: магнитометр по первому варианту снабжен дополнительными однокомпонентным магниточувствительным датчиком 2, магнитным экраном 4, обмоткой 6 насыщения, расположенной на экране 4 и усилительно-преобразовательным блоком 8. Корреляционное устройство 10 соединено с выводами двух обмоток 5 и 6 насыщения, генератор 9 переменной ЭДС соединен соответственно с двумя датчиками 1 и 2, усилительно-преобразовательными блоками 7 и 8 и входом корреляционного устройства, Магнитометр по второму варианту снабжен дополнительным магнитным экраном 3 с обмоткой 5 насыщения и корреляционным устройством 8. Генератор 7 переменной ЭДС соединен соответственно с датчиком 1, усилительно-преобразовательным блоком 6 и корреляционным устройством 8, соединенным с выводами обмоток 4 и 5 насыщения. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Магнитометр, содержащий однокомпонентный магниточувствительный датчик, магнитный экран, выполненный в виде замкнутой цилиндрической поверхности, ограниченной двумя параллельными плоскостями и охватывающей магниточувствительный датчик, усилительно-преобразовательный блок, первый вход которого подключен к выходу магниточувствительного датчика, а первый выход к первому входу этого датчика, генератор переменной ЭДС, выходы которого подключены к вторым входам магниточувствительного датчика и усилительно-преобразовательного блока, обмотку насыщения, расположенную на магнитном экране, и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным однокомпонентным магниточувствительным датчиком, магнитным экраном, выполненным в виде замкнутой цилиндрической поверхности, ограниченной двумя параллельными плоскостями и охватывающей дополнительный магниточувствительный датчик, дополнительным усилительно-преобразовательным блоком, корреляционным устройством и дополнительной обмоткой насыщения, расположенной на дополнительном магнитном экране и соединенной последовательно с основной обмоткой насыщения, два свободных вывода обмоток насыщения подключены к первым двум выходам корреляционного устройства, третий выход которого подключен к регистрирующему прибору, первый вход дополнительного усилительно-преобразовательного блока подключен к выходу дополнительного магниточувствительного датчика, а первый выход к первому входу этого датчика, входы корреляционного устройства подключены к вторым выходам соответствующих основного и дополнительного усилительно-преобразовательных блоков, выходы генератора переменной ЭДС подключены к вторым входам дополнительного магниточувствительного датчика, дополнительного усилительно-преобразовательного блока и входу корреляционного устройства, при этом магнитные экраны размещены так, что образующие цилиндрических поверхностей этих экранов взаимно ортогональны, а оси обоих датчиков размещены коллинеарно в плоскостях, перпендикулярных образующим цилиндрических поверхностей соответствующих магнитных экранов. 2. Магнитометр, содержащий однокомпонентный магниточувствительный датчик, магнитный экран, выполненный в виде замкнутой цилиндрической поверхности, ограниченной двумя параллельными плоскостями и охватывающей 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, обмотку насыщения, расположенную на магнитном экране, и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным магнитным экраном, выполненным в виде замкнутой цилиндрической поверхности, ограниченной двумя параллельными плоскостями и охватывающей магниточувствительный датчик, корреляционным устройством и дополнительной обмоткой насыщения, расположенной на дополнительном магнитном экране, выводы обеих обмоток насыщения подключены к первым четырем выходам корреляционного устройства, пятый выход которого подключен к регистрирующему прибору, первый вход корреляционного устройства подключен к второму выходу усилительно-преобразовательного блока, а второй вход к генератору ЭДС, при этом магнитные экраны размещены так, что образующие цилиндрических поверхностей этих экранов взаимно ортогональны, а ось датчика расположена в плоскости, перпендикулярной образующим цилиндрических поверхностей магнитных экранов.