Датчик ядерного магнитометра для морских измерений Советский патент 1984 года по МПК G01V3/175 

Изобретение относится к ядерной магнитометрии,, а более конкретно к буксируемым датчикам морских ядерных магнитометров, и может бьггь использовано при исследовательских работах в океане. Известен буксируемый датчик морского ядерного магнитометра, включающий приемно-поляриз5пощий соленоид, помещенный в герметичную гондолу, заполненную протоносодержащей жидкостью (вода, спирт, керосин и т.п.) и снабженную гермовводом немагнитного кабель-троса, служащего для букси ровки датчика за судном-носителем и электрического соединения соленоида с бортовой аппаратурой, которая обычно включает программатор,усилитель, умножитель частоты ядерной прецессии и частотомер . Недостатком такого датчика яйляет ся наличие зон нечувствительности, поскольку ориентационная зависимость амплитуды сигнала ядерной прецессии для одного приемно-поляризующего соленоида имеет вид Е(Э) E(90)sin20 угол между осью соленои да и вектором измеряемо го магнитного поля| (90) - значение амплитуды сигн ла ядерной прецессий при 0 90. Из соотношения (1) видно, что ука занные зоны нечувствительности расположены вблизи значений ё О и 8 180 и что эффективная работа та кого датчика возможна лишь при значениях 0 , достаточно близких к 90® Наличие указанных зон нечувствительности приводит к снижению надежности и качества подводных измерений геомагнитного поля, поскольку при переменах галса судна-носителя возможно попадание вектора измеряемого поля в эти зоны нечувствительности и, как следствие, снижение отношения сигнал/шум ниже допустимого уровня и даже полное исчезновение сигнала ядерной прецессии от датчика. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является датчик ядерного магнитометра для морских измерений, содержащий три идентичных приемно-поляризукицих соленоида, соединенных последовательно, заполненную протоносодержащей жидкостью гер172метичную гондолу с гермовводом, в которой размещены приемно-поляризующиё соленоиды,и немагнитный кабельтрос, подютюченньй к гермовводу гондолы С2 J. Недостатком известного датчика ядерного магнитометра является наличие ориентацнонной зависимости амплитуды сигнала, что обусловлено расположением соленоидов этого датчика, оси которых параллельны одной плоскости и составляют одна с другой углы, равные 120. Указанная ориентационная зависимость приводит к изменениям амплитуды сигнала и отношения сигнал/шум не менее, чем в 2 раза, в зависимости от ориентации датчика относительно вектора измеряемого магнитного поля, что в свою очередь приводит к ограничению точности измерений магнитометра с таким датчиком. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет исключения ориентационной зависимости амплитуды сигнала. I Поставленная цель достигается тем. чтО в датчике ядерного магнитометра для морских измерений, содержащем три идентичных приемно-поляризующих соленоида, соединенных последовательно, заполненную протоносодержащей жидкостью герметичную гондолу с гермовводом, в которой размещены приемно-поляризующие соленоиды, и немагнитный кабель-трос, подключенный к гермовводу гондолы, приемно-поляризующие соленоиды размещены в гондоле вдоль одной прямой, причем оси соленоидов взаимно перпендикулярны, а расстояние между соседними соленоидами составляет не менее половины их внешнего диаметра. На чертеже показан предлагаемый датчик ядерного магнитометра. Датчик включает три идентичных приемно-поляризующих цилиндрических соленоида 1-3, которые размещены так, что их оси взаимно перпендикулярны, а расстояние между соседними соленоидами 1 и 2 и 2 и 3 составляет не менее 0,5D , где D - внешний диаметр соленоидов 1-3. Соленоиды 1-3 электрически соединены последовательно и помещены в герметичной гондояе 4, которая заполнена протоносодержащей жидкостью 5 и снабжена кабельным гермовводом 6, к которому

подключен немагнитный кабель-трос 7. Герметичная гондола 4 выполнена из проточного немагнитного полимерного или композитного материала.

Указанная компоновка датчика обеспечивает безориентационноЬть по амплитуде сигнала, что следует из вида (1) ориентационной зависимости амплитуды сигнала для одного соленоида. Применение (1) к каждому из соленоидов 1-3 приводит к виду ориентационной зависимости амплитуды

сигнала всего датчика

. - 3

Е(91,е,вз)-ХЕ(90°).2Е(90), (2)

1а1

которая оказьтается тождественно постоянной. Через 0;, i 1,2,3, в (2) обозначены углы меяиу осями соленоидов 1-3 и вектором измеряемого магнитного поля. Укажем, что соотношение (1) применимо к казкдому из соленоидов 1-3 в случаях, когда поля поляризащ1и соседних соленоидов 1 и 2, 2 и 3 взаимно не искажают друг друга. Дпя исключения указанного взаимного влияния соседних соленоидов за счет взаимного искажения их полей поляризации эти соленоиды (Необходимо размещать на расстоянии не менее 0,5 D .. Указанное минимальное расстояние , на котором необходимо разнести соседние соленоиды, при котором отсутствует влияние соседних соленоидов друг на друга,определено в результате экспериментальных исследований макета датчика.

Предложенная компоновка датчика обеспечивает полное отсутствие ориентационной зависимости амплитуды сигнала ядерной прецессии. Кроме того, предлагаемая конструкция датчика повьппает надежность аппаратуры с таким датчиком и качество подводных измерений геомагнитного поля, а также расширяет возможности такой аппаг ратуры.

.ДАТЧИК ЯДЕРНОГО МАГНИТОМЕТРА ДЛЯ МОРСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ, сод жащий три идентичных приемно-поляризующих соленоида, соединенных последовательно, заполненную протоносодержащей жидкостью герметичную гондолу с гермовводом,; в которой размещены. приемно-поляризующие соленоиды, и немагнитный кабель-трос, подключенный к гермовводу гондолы, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет исключения ориентационной зависимости амплитуды сигнала, приемно-поляризующие соленоиды размещены в гондоле вдоль одной прямой, причем оси соленоидов взаимно перпендикулярны, а расстояние между соседними соленоидами составляет не менее полови(Л ны их внешнего диаметра. 1C ю х