Способ определения допустимости использования феррозонда в магнитометре Российский патент 2021 года по МПК G01R33/02 G01R33/24 

Область применения

Изобретение относится к области производства магнитометров. Непосредственно способ предназначен для производственной диагностики допустимости использования (кондиционности) неэксклюзивных феррозондов для серии магнитометров, изготовленных по единой конструкторской документации (КД). Рабочий диапазон - в пределах магнитного поля Земли (МПЗ).

Уровень техники

Известен способ контроля характеристики феррозонда [1], который заключается в соосной установке двух магнитов на расстоянии 40 см, между которыми соосно устанавливают феррозонд. Щуп эталонного магнитометра устанавливают в непосредственной близости к контролируемому феррозонду. Контролируют показания эталонного магнитометра и перемещают магниты до получения нулевого значения индукции по показаниям эталонного магнитометра. Подают электропитание на обмотку возбуждения контролируемого феррозонда. Перемещают один магнит ближе к контролируемому феррозонду до показания эталонного магнитометра равного 70 мкТл. Вольтметром контролируют среднее значение ЭДС феррозонда сигнальной обмотки. Сравнивают измеренное значение с заданным по документации значением 200 мВ, которое должно быть не менее. Измеряют частоту сигнала сигнальной обмотки. Сравнивают измеренное значение с заданным по документации значением. Возвращают первый магнит в исходное положение - нулевое значение индукции по показаниям эталонного магнитометра. Повторяют описанную процедуру с перемещением второго магнита.

Способ позволяет контролировать наличие функционирования феррозонда. Недостатком способа является низкая информативность, которая заключается в отсутствии данных о значении крутизны характеристики преобразования МП в электрический сигнал и отсутствии данных о смещении нуля феррозонда. Другим недостатком является неопределенность о возможности использования феррозонда с серией электронной части магнитометров (ЭЧМ) конкретного исполнения.

Известен способ определения параметров характеристики магнитометра [2]. При простом исключении в способе операции нагрева или охлаждения блока ЭЧМ он может быть использован для определения кондиционности феррозонда по возможности его применения с серией ЭЧМ.

Указанный способ определения параметров характеристики феррозонда включает размещение источника образцовых значений магнитной индукции (ИОЗМИ) в нормальных климатических условиях. На первом этапе устанавливают феррозонд в зоне поля ИОЗМИ, подключают источник напряжения возбуждения к феррозонду, совмещают магниточувствительную ось (МЧО) феррозонда с осью направления вектора индукции ИОЗМИ, устанавливают ряд значений вектора магнитной индукции ИОЗМИ заданной величины, измеряют соответствующие значения величин информационного параметра сигнала феррозонда измерительным устройством.

На втором этапе размещают феррозонд на термоинерционном приспособлении в термокамеру, устанавливают температуру в термокамере, равной предельной рабочей температуре феррозонда, выдерживают феррозонд с приспособлением заданное время в термокамере с предельной рабочей температурой феррозонда.

На третьем этапе за время не более 3 мин извлекают феррозонд с приспособлением из термокамеры и устанавливают их в поле ИОЗМИ, подключают источник напряжения возбуждения к феррозонду, совмещают МЧО феррозонда (имеющего температуру, близкую к предельной рабочей) с осью направления вектора индукции ИОЗМИ, устанавливают ряд значений вектора магнитной индукции ИОЗМИ заданной величины, измеряют соответствующие значения величин информационного параметра сигнала феррозонда измерительным устройством.

В качестве измерительного устройства используют блок ЭЧМ. Температурные уходы характеристики феррозонда определяют путем вычисления относительной погрешности по результатам измерений характеристик первого и третьего этапов соответствующих значений информационного параметра сигнала феррозонда. Преимуществом данного способа является возможность определения характеристики феррозонда при предельных рабочих температурах.

Недостатки способа заключаются в необходимости обязательного использования уникальной конструкции дорогостоящего ИОЗМИ, в необходимости содержания и обслуживания ИОЗМИ, в сложности процедуры определения характеристики феррозонда, в ограничении времени до 3 мин при проведения измерений для определения характеристики феррозонда с предельной рабочей температурой, в опасности получения ожоговых травм обслуживающим персоналом, в появлении конденсата воды на элементах феррозонда при его быстром перемещении из термокамеры с предельно низкой температурой в помещение для измерений с нормальной температурой, в отсутствии учета смещения нуля феррозонда при вычислении относительной температурной погрешности, что ведет к низкой точности. Прототип

Наиболее близким по технической сущности является способ определения параметров градуировочной характеристики магнитометра [3], исключающий использование уникальной конструкции дорогостоящих меры магнитной индукции или колец Гельмгольца - ИОЗМИ. Способ содержит этапы: совмещение МЧО феррозонда магнитометра с осью направления вектора индукции МПЗ известного значения его модуля, определение (измерение) результата преобразования этого значения магнитометром, а затем определение (измерение) результатов преобразования последовательности дополнительных воздействующих на феррозонд образцовых значений магнитной индукции, формируемых последовательностью фиксированных поворотов МЧО феррозонда относительно оси направления вектора индукции МПЗ на известные углы в диапазоне их значений от 0° до 180°. Определение параметров характеристики осуществляется решением системы уравнений, образованной последовательными тактами преобразования воздействующих на феррозонд различных значений индукции магнитного поля (МП). Эти значения являются проекцией вектора индукции МПЗ на МЧО феррозонда при соответствующем ее наклоне относительно этого вектора.

Указанное выше «МПЗ известного значения его модуля» означает осуществление операции измерения этой величины эталонным магнитометром на каждом рабочем месте (РМ), которая имеет индивидуальную специфику МП. Кроме того подразумевается наличие операции установки феррозонда на рабочую плоскость, вокруг перпендикуляра к которой прецизионным устройством осуществляют поворот феррозонда в пределах от 0° до 180°. При этом подразумевается осуществление операций по соединению обмоток феррозонда с ЭЧМ и последующей подачи напряжения питания на ЭЧМ. Также при операции поворота МЧО феррозонда в пределах от 0° до 180° при ее исходном положении 0°, соосном с направлением вектора МПЗ, означает измерение одного максимального значения выходного сигнала ЭЧМ (например, положительного знака), а при ее положении 180° - второго максимального (например, по модулю) значения выходного сигнала ЭЧМ.

Полезность и особенность данного способа обусловлена использованием для его осуществления в качестве образцового источника равномерно распределенной в пространственном объеме индукции МПЗ. Способ может быть использован для определения допустимости использования феррозонда в нормальных климатических условиях (НКУ) с серией ЭЧМ конкретного конструктивного исполнения.

Недостаток данного способа заключается в том, что он не позволяет проводить определение допустимости использования феррозонда с определенной серией ЭЧМ при испытаниях феррозонда на воздействие предельных рабочих температур. Другим недостатком является применение дорогостоящего прецизионного поворотного устройства (поворот в рабочей плоскости параллельной направлению вектора МПЗ). Кроме того, для распространенных неэксклюзивных феррозондов известный способ сложен, так как содержит избыточное количество измерений выходного сигнала ЭЧМ. Также недостатком является совмещение МЧО феррозонда магнитометра с осью направления вектора индукции МПЗ. Осуществление данной операции требует наличия сложного юстировочного устройства рабочей плоскости вследствие отличия направления вектора МПЗ как от горизонтали, так и от вертикали РМ.

Цель изобретения

Целью изобретения является упрощение рабочего места, процедуры диагностики феррозонда и расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в качестве рабочей плоскости используют горизонтальную или вертикальную поверхности на РМ диагностики, запоминают максимальное значение модуля проекции вектора индукции МПЗ В_пр на эту рабочую плоскость измеренной эталонным магнитометром, вычисляют коэффициент К_д=B_max/В_пр, где B_max - рабочий диапазон ЭЧМ по документации, запоминают значение К_д, вычисляют среднее значение N_cp=(N₁+N₂)/2 и среднее значение N_cрд=К_д⋅N_cp, вычисляют значения N_д1=N_cpд+N_см и N_д2=N_срд-N_см, где N_см вычисляют по формуле N_см=|N₁-N₂|/2 или определяют путем измерения значения выходного сигнала ЭЧМ при размещении феррозонда в магнитном экране, сравнивают значение N_д1 с заданным документацией допуском G₁, если N_д1≥G₁ диагностику прекращают и феррозонд передают для детального исследования, если N_д1<G₁ сравнивают значение с заданным документацией допуском G₂<G₁, если N_д2≤G₂ диагностику прекращают и феррозонд передают для детального исследования, если N_д2>G₂ феррозонд (соединенный с ЭЧМ, находящимся в нормальных климатических условиях) устанавливают в магнитный экран, магнитный экран с феррозондом устанавливают в термокамеру, устанавливают в термокамере предельную температуру одного знака, выдерживают феррозонд в магнитном экране в термокамере заданное документацией время, измеряют величину N₃ выходного сигнала ЭЧМ, запоминают значение N₃ выходного сигнала ЭЧМ, вычисляют N_д3=N_срд+N₃ и N_д4=N_срд-N₃, сравнивают значение N_д3 с заданным документацией допуском G₁, если N_д3≥G₁ диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если N_д3<G₁ сравнивают N_д4 с заданным документацией допуском G₂, если N_д4≤G₂ диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если N_д4>G₂ устанавливают в термокамере вторую предельную температуру (например, другого знака), выдерживают феррозонд в магнитном экране в термокамере заданное документацией время, измеряют величину N₄ выходного сигнала ЭЧМ, запоминают значение N₄ выходного сигнала ЭЧМ, вычисляют N_д5=N_cpд+N₄ и N_д6=N_cpд-N₄, сравнивают значение N_д5 с заданным документацией допуском G₁, если N_д5≥G₁ диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если N_д5<G₁ сравнивают N_д6 с заданным документацией допуском G₂, если N_д6≤G₂ диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если N_д6>G₂ феррозонд передают в эксплуатацию.

Сущность изобретения

Кондиционность феррозондов по предлагаемому способу определяется путем анализа выходной информации ЭЧМ с результатом ДА/НЕТ достаточным для производства магнитометров. Соответственно РМ диагностики феррозондов содержит ЭЧМ этой серии магнитометров. При этом ЭЧМ рассматривается в качестве идеального устройства. Допущение об указанной идеальности ЭЧМ основано на его использовании при НКУ в качестве отлаженного стационарного РМ диагностики феррозондов, а также высокой точностью и чувствительностью современной элементной базы ЭЧМ по сравнению с производственными погрешностями характеристик феррозондов. Производственные погрешности характеристик феррозондов устраняют на этапе регулировки введением корректирующих функций в ЭЧМ при сборке магнитометра. В качестве ЭЧМ РМ рассматривается распространенная ее организация по методу компенсации МП в сердечнике феррозонда (МКМП) без введения в ЭЧМ указанных выше корректирующих функций. Выходной сигнал ЭЧМ может быть представлен как аналоговым напряжением, так и цифровым кодом пропорциональными значению B_min≤В_изм≤B_max измеряемой индукции.

Способ иллюстрируется фиг. 1 - упрощенная структурная схема варианта исполнения магнитометра, фиг. 2 и фиг. 3 - качественные диаграммы с возможными характеристиками совокупности диагностируемого феррозонда и ЭЧМ РМ (магнитометра) при различных значениях температуры Т феррозонда. Далее, для определенности при рассмотрении способа диагностики кондиционности феррозонда использован частный случай представления выходного сигнала ЭЧМ в виде цифрового кода.

На фиг. 1 феррозонд 1 представлен в виде сердечника 2, измерительной обмотки 3 и обмотки компенсации 4. Один вывод измерительной обмотки 3 и обмотки компенсации 4 соединены с общей шиной. Второй вывод измерительной обмотки 3 соединен с входом ЭЧМ 5, первый выход которой соединен с вторым выводом обмотки компенсации 4, а второй выход - с выходной шиной 6. ЭЧМ 5 содержит микроконтроллер 7, фильтр второй гармоники 8, преобразователь напряжения в ток 9. Вход ЭЧМ 5 соединен через фильтр второй гармоники 8 с входом микроконтроллера 7, первый выход которого соединен через преобразователь напряжения в ток 9 с первым выходом ЭЧМ 5. Второй выход микроконтроллера 7 соединен с входом управления знаком преобразователя напряжения в ток 9, а третий выход микроконтроллера 7 соединен с вторым выходом ЭЧМ 5. Микроконтроллер 7 содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 10, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 11 и логический блок 12. Вход микроконтроллера 7 соединен с входом АЦП 10. Первый выход микроконтроллера 7 соединен с выходом ЦАП 11, вход которого соединен с первым выходом логического блока 12, второй выход которого соединен с вторым выходом микроконтроллера 7. Третий выход логического блока 12 соединен с третьим выходом микроконтроллера 7. Цепи синхронизации АЦП 10, ЦАП 11 и цепи возбуждения с обмоткой возбуждения феррозонда на фиг. 1 опущены как несущественные при рассмотрении способа диагностики феррозонда.

Для широко распространенных неэксклюзивных феррозондов их конструктивные отличия заключаются в отклонении крутизны характеристики магнитометра различной его организации от идеальной и смещении нуля. Из работы [4] в диапазоне МПЗ аддитивная температурная составляющая погрешности смещения нуля Δδ(Т) феррозондов на порядок превышает мультипликативную температурную составляющую погрешности. Данный вывод справедлив для ЭЧМ 5, организованного по методу МКМП, и мультипликативной температурной погрешности, определяемой параметрами обмотки компенсации 4. Поэтому в процессе рассматриваемой диагностики кондиционности неэксклюзивных феррозондов в диапазоне МПЗ в соответствии с выводом работы [4] допустимо контролировать лишь аддитивную составляющую температурной погрешности. Несущественное температурное изменение мультипликативной составляющей контролируемого выходного сигнала ЭЧМ 5 априорно учтено в диагностике инженерно-технологическим допуском ΔN_инж.

Рассмотрение предлагаемого способа базируется на анализе функционирования ЭЧМ 5. Фильтр второй гармоники 8 выделяет из ЭДС измерительной обмотки 3 информационный сигнал в виде напряжения второй гармоники U_2f0. АЦП 10 совместно с логическим блоком 12 выполняют функцию фазового детектора (ФД) информационного сигнала U_2f0 феррозонда 1. В последующем анализе приняты следующие допущения: - статическая характеристика В_изм*(В_изм) магнитометра - фиг. 1 линейна;

- ось чувствительности феррозонда 1 ориентирована соосно по отношению к вектору В_изм индукции;

- характеристика преобразователя напряжения в ток 9 линейна;

- погрешность ФД принята равной нулю.

Принцип работы магнитометра МКМП базируется на уравнении баланса магнитных полей (МП) в сердечнике феррозонда [5]:

где Н_изм - вектор напряженности измеряемого МП, Н_ком - вектор напряженности компенсирующего МП. Сердечник 2 феррозонда 1 является идеальным сумматором напряженностей Н_изм и Н_ком противоположного направления. Изменение Н_изм отрабатывается следящей системой магнитометра изменением по цепи обратной связи величины тока i_к до выполнения соотношения (1) с зависимостью Н_ком=const⋅i_к, где i_к=const⋅N_ЦАП. В установившемся режиме следящей системы на выходе фильтра второй гармоники 8 в соответствии с выражением (1) формируется уровень информационного сигнала U2f0→0. ФД определяет знак тока i_к согласно направлению проекции вектора Н_изм на ось чувствительности феррозонда 1. Программный интегратор логического блока 12 при одном знаке выходного сигнала ФД увеличивает код N_ЦАП на 1, при другом - уменьшает. Цепь прямой передачи в виде фильтра второй гармоники 8, АЦП 10 и логического блока 12 выполняет роль нуль-органа следящей системы согласно выражению (1), а цепь компенсации в виде логического блока 12, ЦАП 11, преобразователя напряжения в ток 9 и обмотки компенсации 4 ответственна за формирование выходного сигнала магнитометра B_изм*(H_ком). На выходной шине 6 магнитометра согласно работе [5] получаем В*_изм=const⋅i_к, где значение тока компенсации |i_к| пропорционально коду N_ЦАП, формируемого логическим блоком 12. Из работы [5] можно получить:

где символ отображает округление до целого в меньшую сторону, w - количество витков обмотки компенсации 4, L - длина обмотки компенсации 4, D - диаметр обмотки компенсации 4, К_р=const - расчетный коэффициент преобразователя напряжения в ток 9 для феррозонда 1 с идеальной характеристикой (на фиг. 2, фиг. 3 - «эталон»), Q - разрешающая способность ЦАП 11, - смещение нуля феррозонда 1 в единицах кода ЦАП 11, δ_Т - температурная погрешность смещения нуля феррозонда 1 с размерностью [мкТл]. Из пропорциональности тока компенсации i_к значению кода N_ЦАП следует:

где К_по - программный регулировочный коэффициент пропорциональности, учитывающий отличия от идеальности производственно-конструктивных параметров характеристик феррозондов 1. Если в выражении (3) принять К_по=1 и в выражении (2) фиксировать величину напряженности МП на некотором заданном уровне, например, Н_изм=H_max=const, где Н_mах - равно диапазону измерения магнитометра, то рассматриваемая кондиционность феррозонда 1 может быть определена с результатом ДА/НЕТ достаточным для производства магнитометра путем анализа сигнала на выходной шине 6 ЭЧМ 5, представленной кодом N_ЦАП.

В случае исполнения ЭЧМ 5 с использованием элементов аналоговой техники вместо микроконтроллера 7 (формирование выходного сигнала ЭЧМ 5 в виде напряжения) функцию программного интегратора логического блока 12 выполняет аналоговый интегратор с последовательным включением вместо ЦАП 11, например, формирователя модуля аналогового напряжения, равноценного выходному напряжению ЦАП 11. Соответственно, рассматриваемые далее для ЭЧМ 5 с микроконтроллером 7 заданные КД допуски G₁ и G₂ в безразмерном выражении в этом случае имеют размерность [В]. При этом приведенные ниже выражения для G₁ и G₂ действительны для представления выходного сигнала ЭЧМ 5 цифровым кодом.

На фиг. 2 и фиг. 3 приведены качественные диаграммы возможных характеристик выходного сигнала ЭЧМ 5 в виде N_ЦАП на выходной шине 6. Фаза информационного сигнала U_2f0 на выходе фильтра второй гармоники 8 определяется разностью значений ±В_изм и ±δ. Соответственно при синхронном измерении напряжения U_2f0 АЦП 10 на втором выходе логического блока 12 формируется потенциал логического 0 или 1 бита, ответственного за знак тока i_к - фиг. 1. Линии зависимости N_ЦАП(±В_изм) изображены без учета мультипликативной составляющей температурной зависимости погрешности феррозонда 1 ввиду ее относительной малости [4].

Размер инженерно-технологического допуска ΔN_инж определяется коэффициентом е. Рекомендуемая величина 0,1<ε<0,2. Таким образом, предельно допустимые параметры характеристики феррозонда 1, при |δ|<|В_пр| [мкТл] ограничены значениями кода

где n - разрядность регистра ЦАП 11, N_min(B_max) - минимально допустимое по КД значение кода ЦАП 11.

Обозначим в выражении (2) - конструктивный параметр феррозонда 1, определяемый производственно-технологическими причинами. Тогда в случае возможного значения К_пр2(НКУ)>К_пр2(НКУ)_mах, где К_пр2(НКУ)_mах - максимально допустимое значение параметра контролируемого феррозонда с учетом вывода выше работы [4], нарушается требование КД по обеспечению допустимой погрешности дискретизации 1/N_min(B_max). При этом значение N_ЦАП(B_max) будет находиться в нижней зоне ΔN_инж - фиг. 2 и фиг. 3. В противном случае при К_пр2(НКУ)<К_пр2(НКУ)_min, где К_пр2(НКУ)_min - минимально допустимое значение параметра контролируемого феррозонда с учетом вывода выше работы [4], значение N_ЦАП(B_max) будет находиться в верхней зоне ΔN_инж - фиг. 2 и фиг. 3. Таким образом, суть способа определения допустимости использования феррозонда 1 в магнитометре (фиг. 1) заключается в анализе принадлежности кода N_ЦАП разрешенной зоне по выражению (4) при положительном результате и наоборот. Следует заметить, что в программном обеспечении микроконтроллера 7 должна быть обеспечена релейная характеристика интегрирования с ограничением на уровне формирования N_ЦАП=2ⁿ-Δ, где, например, Δ=1…3. В противном случае вследствие возможного значения К_пр2(НКУ)<<К_пр2(НКУ)_min феррозонда, вследствие непрерывного интегрирования может произойти переполнение разрядной сетки ЦАП 11. Далее описание действий по реализации способа приведено без указания цифровых обозначений блоков, принятых в рассмотренном разделе вспомогательных материалов (фиг. 1).

Процедура осуществления способа определения допустимости использования феррозонда в магнитометре заключается в следующем. В качестве эталона используют значение проекции вектора МПЗ на рабочую плоскость. В зависимости от диапазона измерения индукции МП магнитометра (в пределах МПЗ) рабочей плоскостью может служить горизонтальная или вертикальная поверхность на РМ. Измеряют эталонным магнитометром максимальное значение В_пр проекции вектора индукции МПЗ на рабочую плоскость без учета знака. Вычисляют коэффициент К_д=B_max/В_пр рабочего диапазона B_max по документации ЭЧМ. Запоминают значение К_д⋅В памяти программ МК ЭЧМ РМ, изготовленного для измерения индукции по МКМП, устанавливают К_по=1. Данная процедура согласно выражению (3) обеспечивает формирование выходного сигнала ЭЧМ непосредственно в виде значения кода N_ЦАП. Феррозонд устанавливают в зоне действия МПЗ на рабочей плоскости с МЧО параллельно этой плоскости. Обмотки феррозонда соединяют с ЭЧМ РМ. Подают напряжение питания на ЭЧМ. Контролируют величину выходного сигнала ЭЧМ. Вращают феррозонд вокруг перпендикуляра к рабочей плоскости до получения первого максимального значения выходного сигнала N₁ ЭЧМ. Запоминают значение N₁. Поворачивают феррозонд на 180° вокруг перпендикуляра к рабочей плоскости до получения второго максимального значения выходного сигнала N₂ ЭЧМ, запоминают значение N₂. Далее вычисляют среднее значение N_cp=(N₁+N₂)/2 при В_изм=В_пр и среднее значение N_срд=К_д⋅N_cp выходного сигнала ЭЧМ без учета смещения нуля феррозонда и приведенное к его функционированию при значении B_max. Затем вычисляют значения N_д1=N_срд+|N₁-N₂|/2 и N_д2=N_cpд-|N₁-N₂|/2 выходных сигналов ЭЧМ, приведенные к его функционированию при предельном значении B_max с учетом смещения нуля феррозонда: N_см=|N₁-N₂|/2. Кроме вычисления значение N_см может быть получено путем измерения значения выходного сигнала ЭЧМ при размещении феррозонда в магнитном экране. При этом значение N_д1 соответствует нахождению феррозонда в НКУ и функционированию ЭЧМ при предельном значении индукции B_max с учетом положительного знака смещения нуля феррозонда, а N_д2 соответствует нахождению феррозонда в НКУ и функционированию ЭЧМ при предельном значении индукции B_max с учетом отрицательного знака смещения нуля феррозонда. Затем сравнивают значение N_д1 с заданным документацией допуском G₁=(1-ε)⋅2ⁿ. В случае, если N_д1≥G₁ диагностику прекращают и феррозонд передают для детального исследования. В случае, если N_д1<G₁ сравнивают значение N_д2 с заданным документацией допуском G₂=(N_min+ε⋅2ⁿ). В случае, если N_д2≤G₂ диагностику прекращают и феррозонд передают для детального исследования. В случае, если N_д2>G₂ феррозонд устанавливают в магнитный экран, магнитный экран с феррозондом устанавливают в термокамеру, устанавливают в термокамере предельную температуру одного знака, выдерживают феррозонд в магнитном экране в термокамере заданное документацией время. При этом выходной сигнал N₃ ЭЧМ соответствует смещению нуля феррозонда при одной предельной температуре. Далее вычисляют значения выходных сигналов ЭЧМ N_д3=N_срд+N₃ и N_д4=N_срд-N₃, приведенные к его функционированию при предельном значении B_max и смещении нуля феррозонда при первой предельной температуре. Затем сравнивают значение N_д3 с заданным документацией допуском G₁. В случае, если N_д3≥G₁ диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования. В случае, если N_д3<G₁ сравнивают N_д4 с заданным документацией допуском G₂. В случае, если N_д4≤G₂ диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования. В случае N_д4>G₂ устанавливают в термокамере вторую предельную температуру другого знака, выдерживают феррозонд в магнитном экране в термокамере заданное документацией время. При этом выходной сигнал N₄ ЭЧМ соответствует смещению нуля феррозонда при другой предельной температуре. Далее вычисляют значения выходных сигналов ЭЧМ N_д5=N_срд+N₄ и N_д6=N_срд-N₄, приведенные к его функционированию при предельном значении B_max и смещении нуля феррозонда при второй предельной температуре (например, другого знака). Затем сравнивают значение N_д5 с заданным документацией допуском G₁. В случае, если N_д5≥G₁ диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования. В случае, если N_д5<G₁ сравнивают N_д6 с заданным документацией допуском G₂. В случае, если N_д6≤G₂ диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если N_д6>G₂ феррозонд передают в эксплуатацию. Технический результат

Техническим результатом способа определения допустимости использования феррозонда в магнитометре является упрощение РМ вследствие устранения дорогостоящего прецизионного привода и расширение функциональных возможностей за счет введения процедуры диагностики при воздействии предельных температур на феррозонд. Также упрощается процедура определения возможности использования феррозонда в ЭЧМ за счет сокращения количества измерений. Дополнительным положительным эффектом является оптимизация времени диагностики феррозонда в случае его некондиционности, выявляемой на каждом этапе. Например, при выявлении некондиционности на этапе диагностики феррозонда в НКУ нет необходимости в его дальнейшей проверке при длительных температурных испытаниях.

Источники информации

1. ДАТЧИК ФЕРРОЗОНДОВЫЙ ДФ-002 Инструкция по контролю параметров ИНАЯ.411511.002 И22, Санкт-Петербург, 2018 г.

2. Магнитометр аналоговый МА-5 Технические условия КМИВ.411172.004 ТУ, г. Раменское, 2000 г.

3. Пат. №2433421 RU. Способ определения параметров градуировочной характеристики магнитометра / Г. Соборов, А. Схоменко. М.: ОАО «Раменское приборостроительное конструкторское бюро», 2011.

4. Коловертнов Г. Развитие теории, программно-аппаратные средства и алгоритмическая коррекция погрешностей иклинометрических и термоманометрических скважинных систем: дис. … докт. техн. наук / Ижевск, 2004.

5. Афанасьев Ю. Феррозондовые приборы Л.: Энергоатомиздат, 1986.

Изобретение относится к области производства магнитометров. Реализация способа обеспечивается использованием в составе рабочего места (РМ) электронной части магнитометров (ЭЧМ), изготовленных по единой документации. В качестве эталона магнитного поля (МП) используется проекция магнитного поля Земли (ПМПЗ) на рабочую плоскость установки феррозонда. Проверяют значения выходных сигналов ЭЧМ на соответствие допускам документации при воздействии на феррозонд предельных температур. При положительном результате диагностики феррозонд передают в эксплуатацию. Техническим результатом способа определения допустимости использования феррозонда в магнитометре является упрощение РМ вследствие устранения прецизионного привода и расширение функциональных возможностей за счет введения процедуры диагностики при воздействии предельных температур на феррозонд. Также упрощается процедура определения возможности использования феррозонда с ЭЧМ за счет минимизации количества измерений. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ определения допустимости использования феррозонда в магнитометре, состоящий в том, что измеряют эталонным магнитометром максимальное по модулю сигнала значение проекции вектора магнитного поля Земли (МПЗ) на рабочую плоскость, устанавливают феррозонд на рабочую плоскость с магниточувствительной осью феррозонда параллельно этой плоскости, обмотки феррозонда соединяют с электронной частью магнитометра (ЭЧМ), подают напряжение питания на ЭЧМ, контролируют величину выходного сигнала ЭЧМ, вращают феррозонд вокруг перпендикуляра к рабочей плоскости до получения первого максимального значения выходного сигнала N₁ ЭЧМ, запоминают значение N₁, поворачивают феррозонд на 180° вокруг перпендикуляра к рабочей плоскости до получения второго максимального значения выходного сигнала N₂ ЭЧМ, запоминают значение N₂, отличающийся тем, что с целью упрощения рабочего места (РМ), процедуры диагностики феррозонда и расширения функциональных возможностей в качестве рабочей плоскости используют горизонтальную или вертикальную поверхность на РМ диагностики, запоминают максимальное значение модуля проекции вектора индукции МПЗ В_пр на эту рабочую плоскость, измеренной эталонным магнитометром, вычисляют коэффициент К_д=B_max/В_пр, где B_max - рабочий диапазон ЭЧМ по документации, запоминают значение К_д, вычисляют среднее значение N_cp=(N₁+N₂)/2 и среднее значение N_срд=К_д⋅N_cp, вычисляют значения N_д1=N_срд+N_см и N_д2=N_срд-N_см, где N_см вычисляют по формуле N_см=|N₁-N₂|/2 или определяют путем измерения значения выходного сигнала ЭЧМ при размещении феррозонда в магнитном экране, сравнивают значение N_д1 с заданным документацией допуском G₁, если N_д1≥G₁, диагностику прекращают и феррозонд передают для детального исследования, если N_д1<G₁, сравнивают значение с заданным документацией допуском G₂<G₁, если N_д2≤G₂, диагностику прекращают и феррозонд передают для детального исследования, если N_д2>G₂, феррозонд (соединенный с ЭЧМ, находящимся в нормальных климатических условиях) устанавливают в магнитный экран, магнитный экран с феррозондом устанавливают в термокамеру, устанавливают в термокамере предельную температуру одного знака, выдерживают феррозонд в магнитном экране в термокамере заданное документацией время, измеряют величину N₃ выходного сигнала ЭЧМ, запоминают значение N₃ выходного сигнала ЭЧМ, вычисляют N_д3=N_срд+N₃ и N_д4=N_срд-N₃, сравнивают значение N_д3 с заданным документацией допуском G₁, если N_д3≥G₁, диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если N_д3<G₁, сравнивают N_д4 с заданным документацией допуском G₂, если N_д4≤G₂, диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если N_д4>G₂, устанавливают в термокамере вторую предельную температуру (например, другого знака), выдерживают феррозонд в магнитном экране в термокамере заданное документацией время, измеряют величину N₄ выходного сигнала ЭЧМ, запоминают значение N₄ выходного сигнала ЭЧМ, вычисляют N_д5=N_срд+N₄ и N_д6=N_срд-N₄, сравнивают значение N_д5 с заданным документацией допуском G₁, если N_д5≥G₁, диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если N_д5<G₁, сравнивают N_д6 с заданным документацией допуском G₂, если N_д6≤G₂, диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если N_д6>G₂, феррозонд передают в эксплуатацию.

2. Способ определения допустимости использования феррозонда в магнитометре по п. 1, отличающийся тем, что при исполнении ЭЧМ на базе микроконтроллера в качестве выходного сигнала ЭЧМ используют значение кода цифроаналогового преобразователя, который включают в цепь обратной связи ЭЧМ.

3. Способ определения допустимости использования феррозонда в магнитометре по п. 1, отличающийся тем, что при исполнении ЭЧМ на основе аналоговой техники в качестве выходного сигнала ЭЧМ используют значение модуля аналогового напряжения его формирователя в цепи обратной связи ЭЧМ.