Градиентометр Советский патент 1984 года по МПК G01V7/02 

Изобретение относится к гравиметрии, а именно к статическим градиентометрам для измерения вертикального градиента силы тяжести.

Известен гравиметр, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде сверхпроводящего цилиндрического кольца с циркулирующим по нему током, систему магнитного подвеса, систему регистрации смещения чувствительного элемента из положения равновесия. Сверхпроводящее цилиндрическое кольцо свободно подвещено в собственном магнитном поле, созданном циркулирующими по нему кольцевыми токами, и находится в режиме захваченного магнитного потока. Изменение ускорения силы тяжести в месте расположения чувствительного элемента приводит к смещению его центра масс вдоль оси симметрии устройства. Регистрация смещения чувствительного элемента под влиянием переменной силы тяжести осуществляется непосредственным измерением градиента магнитного потока вблизи оси симметрии устройства с помощью сверхпроводящего трансформатора потока, связанного с высокочувствительным магнитометром на эффекте Дисозефсона 1.

Устройство обладает высокой стабильностью магнитного подвеса чувствительного элемента, которая полностью определяется постоянством «вмороженного магнитного потока в отверстии цилиндрического кольца.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является градиентометр,содержащий два чувствительных элемента, систему магнитного подвеса, систему регистрации взаимного смещения чувствительных элементов и систему сверхпроводящих элементов 2.

Недостатком известных устройств является необходимость тщательной идентификации разнесенных гравиметров, так как малые отклонения между основными параметрами последних приводят к существенному снижению точности измерений. Кроме того, недостатком известных устройств является необходимость сохранения опорной базы между разнесенными гравиметрами.

Цель изобретения - повышение точности и стабильности градиентометра.

Цель дoctигaeтcя тем, что в граЛиентометре, содержащем два чувствительных элемента, систему магнитного подвеса, систему регистрации взаимного .смещения чувствительных элементов и систему сверхпроводящих элементов, чувствительные элементы выполнены в виде двух соосных цилиндрических колец из сверхпроводника первого рода, свободно подвешенных в собственном

магнитном поле и связанных общим для них магнитным потоком.

На чертеже представлена схема, поясняющая принцип действия градиентометра.

Предлагаемое устройство содержит чувствительные элементы 1 и 2, систему 3 магнитного подвеса, высокочувствительный магнитометр 4 на эффекте Джозефсона, систему сверхпроводящих экранов 5 и 6.

Принцип действия градиентометра заключается в следующем.

Чувствительные элементы 1 и 2 - два соосных сверхпроводящих цилиндрических кольца с внутренними и внешними, радиусами, равными соответственно ,4 1,2, с помощью системы 3 магнитного подвеса находятся в подвещенном состоянии. Магнитный поток, проходящий через отверстия цилиндрических колец, является постоянной величиной, не зависящей от времени. Для чувствительных элементов, находящихся в состоянии свободного подвеса, например, над сверхпроводящей плоскостью, должно выполняться условие

Ф1

Ь (

)JEj W

F«

xbi (1)

Ri 1

где j Ф2 const - магнитный поток, проходящий сквозь отверстия цилиндрических колец чувствительных элементов 1 и 2, При этом условии высота поднятия чувствительных элементов 1 и 2 относительно системы 3 магнитного подвеса будет одинакова, а опорная база или расстояние между центрами масс чувствительных элементов определится как

L 0,5(tj -tf),

где t.j и Ej - соответственно высоты цилиндрических колец чувствительных элементов 1 и 2.

Магнитные потоки Ф и Ф, йроходящие сквозь отверстия цилиндрических колец, «заморожены и поддерживаются наведенными сверхпроводящими токами, циркулирующими в цилиндрических кольцах.

Стабильность режима магнитного подвеса определяется постоянством магнитных потоков Ф и Ф2 и экранированием от внешних магнитных полей с помощью сверхпроводящих экранбв 5 и 6.

При изменении вертикального градиента силы тяжести g изменится опорная база L - расстояние между центрами масс сверхпроводящих колец. Взаимное изменение положения сверхпроводящих колец чувствительных элементов 1 и 2 регистрируется с помощью специальной системы приемных

катушек высокочувствительного магнито-Предложенный градиентометр обладает

метра 4.высокой стабильностью опорной базы, боРассчитанная чувствительность приборалее высокой разрешающей способностью н

п|ри оптимальном режиме составляетможет быть использован для изучения гравитационного поля Земли при поисках месg (1/AF ) 1-10(1/Гц).торождений полезных ископаемых.

1081599

ГРАДИЕНТОМЕТР, содержащий два чувствительных элемента, систему магнитного подвеса, систему регистрации взаимного смещения чувствительных элементов и систему сверхпроводящих элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и стабильности градиентометра, чувствительные элементы выполнены в виде двух соосных цилиндрических колец из сверхпроводника первого рода, свободно подвешенных в собственном магнитном поле и связанных общим для них магнитным потоком. 00 ел со со