Устройство для измерения вариаций магнитного поля Земли в движении Советский патент 1984 года по МПК G01V3/15 

ков дифференцирования, интегрирования, умножения, вычитания и регистрации, причем магнитометры попарно подключены к первому и второму входам соответствующего блока

дифференцирования, выход которого через соответствующие блоки умножения, интегрирования и суммирования подключен к входу соответствующего блока регистрации.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВАРИАЦИЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ В ДВИЖЕНИИ, содержащее два магнитометра, первый блок дифференцирования, первый блок интегрирования, блок суммирования и первый блок регистрации, выход первого магнитометра соединен с первым входом первого блока дифференцирования, к второму входу которого подключен выход второго (агнитометра, выхор первого блока дифференцирования соединен с входом первого блока интегрирования,выход которого соединен с первым входом блока сумми-рования, выход которого соединен с первым блоком регистрации, о т л и ч а е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит третий магнитометр, второй и третий блоки дифференцирования, второй и третий блоки интегрирования, первый и второй блоки умножения, два блока вычитания, блок измерения нути, второй блок регистрации, причем выход второго магнитометра соединен с первым входом второго блока дифференцирования, второй вход которого соединен с выходом третьего магнитометра, выход второго блока дифференцирования соединен с вторыь входом третьего блока дифференцирования, первый вход которого соединен с выходом первого блока дифференцирования, а выход соединен с входом второго блока интегрирования и с первым входом второго блока згмножения, выход блока измерения пути соединен с вторыми входами первого и второго блоков умножения, выход второго блока (Л С умножения соединен с входом третьего блока интегрирования, выход которого соединен с вторым входом второго блока вычитания, выход второго 9 е. блока интегрирования соединен с первым входом первого блока умножения, выход которого соединен с первьгм входом второго блока вычитания, выход д Jii которого соединен с вторым входом блока суммирования, выход которого О соединен с вторым входом первого блока вычитания, первый вход которого соединен с. выходом первого магнитометра, а выход первого-блока вычитания соединен с входом второго блоiка регистрации. 2., Устройство по п.1, о т л и-чающееся тем, что, с целью регистрации производных второго и -более порядков, оно содержит по крайней мере два дополнительных магнитометра, например третий и четв-ерный, с соответствующим числом бло

1

Изббретение относится к геофизиг ке, а именно к устройствам для измерения магнитных полей, и предназначено для измерения .естественных магнитных полей в движении, в частности, для гидромагнитных измерений.

Известно устройство для измерения вариаций магнитного поля в движении, которое состоит из двух магнитометров, датчики которых разнесены по линии движения носителя и включены по дифференциальной схеме измерения, Интегрирование по времени разности сигналов датчиков дает постоянную составляющую геомагнитного поля по маршруту движения, не

искаженную вариациями fll.

ej

Недостатком устройства является низкая точность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения вариаций магнитного поля Земли в движении, содержащее два магнитометра, первый блок дифференцирования, первый блок интегрирования, блок суммирования и первый блок регистрации, выход первого магнитометра соединен с пер вым входом первого блока дифференцирования, к второму входу которого подключен выход второго магнитометра, выход первого блока дифференцирования соединен с входом первого блока интегрирования, выход которого соединен с первым входом блока суммирования, выход которого соедине с первым блоком регистрации 2 .

Недостатком известного устройства является то, что оно измеряет приращение вариаций во времени только в точке местонахождения судна в данный момент времени, не учитывая градиент вариаций, в том числе по пути следовния носителя, что приводит к различи в величине вариаций магнитного поля.

измеряемой в движении, и к ошибке 1змеренкй.

При гидромагнитной съемке в высокоширотных акваториях, где геомагнитные возмущения достигают 1000 нТл и более, их горизонтальный градиент 2-3 нТл/км, .скорость движения носителя 10 узлов при продолжительности геомагнитной бури (суббури) 2 ч ошибка измерений достигает 1 100 нТл (fO%).

Цель изобретения - повьш1ение точности.

Указанная цель Достигается тем, что устройство для измерения вариаций магнитного поля Земли в движении, содержащее два магнитометра, первый блок дифференцирования, первый блок интегрирования, блок суммирования и первьй блок регистрации, выход первого магнитометра соединен с первым входом первого блока дифференцирования, к второму входу Которого подключен выход второго магнитометра, выход первого блока дифференцирования соединен с входом первого блока интегрирования, выход которого соединен с первым входом блока суммирования, выход которого соединен с первым блоком регистрации, содержит третий магнитометр, второй и третий блоки дифференцирования., второй и третий блоки интегрирования, первьй и второй блоки умножения, два блока вычитания, блок измерения пути у. второй блок регистрации, причем выход второго магнитометра соединен с первым входом второго блока дифференцирования, второй вход коjroporo соединен с выходом третьего магнитометра, выход второго блока дифференцирования соединен с вторым входом третьего блока дифференцировани первый вход которого соединен с выходо первого блока дифференцирования, а выход соединен с входом второго блока интегрирования и с первым входом второг блок а умножения, выход блока измерени пути соединен с вторыми входами первого и второго блоков умножения, вьрсод второго блока умножения соеди ней с входом третьего блока интегрирования, выход которого соединен с вторым входом второго блока вычитания, выход второго блока интегрирования соединен с первым входом первого блока умножения, выход кото рого соединен с первым входом второго блока вычитания, выход которого соединен Е вторым входом блока cy миpoвaния, вькод которого соединей с вторым входом первого блока вычитания, первый вход которого сое динен с выходом первого магнитометра, а выход первого -блока вычитания соединен с входом второго блока регистрации.. Кроме того, устройство для измерения вариаций магнитного поля в движении, с целью регистрации произ водных второго и более порядков, содержит по крайней мере два дополнительных магнитометра, например тр тий и четвертый, с соответствующим числом блоков дифференцирования, интегрирования, з ножения, вычитания и регистрации, причем магнито.метры попарно подключены к первому и второму входам соответствующего блока дифференцирования, выход кото рого через соответствзпощие блоки згмножения, интегрирования и суммирования подключен к входу соответствующего i блока регистрации. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит первый, второй и третий магнитометры 1,2 и 3, первый, второй и третий блоки 4,;5 и 6 дифференцирования, первый .и второй блоки 7 и 8 интегрирования блок 9 измерения расстояния, первы и второй блоки 10 и 11 умножения, блок 12 суммирования, второй блок вьиитания, третий блок 14 интегрирования, первьй блок 15 вычитания, первый и второй блоки t6 и Т7 регис рации. Усгройство работает следующим образом. Каждый из трех магнитометров 1, 2 и 3 производит измерение магнитн го поля по пути следования носителя точках, равноотстоящих друг от друга. Расстояния между первым Т и вторым 2 и третьим магнитометрами равны между собой. Сигналы с магнитометров 1 и 2 поступают на входы первого блока 4 дифференцирования, на выходе которого-формируется частная производная магнитного поля во времени в точке, где в момент первого измерения находился второй магнитометр 2. Сигналы с магнитометров 2 и 3 поступают на второй блок 5 дифференцирования, на выходе которого формируется частная производная магнитного поля по времени в точке, где в момент первого измерения находился третий магнитометр 3.., Сигналы с первого и второго блоков 4 и 5 дифференцирования поступают на входы третьего блока 6 дифференцирования, на выходе которого формируется вторая смешанная производная магнитного поля ло пути и по времени. Кроме того, сигнал с выхода первого блока 4 дифференцирования (частная производная магнитного поля по времени) поступает на вход первого блока 7 интегрирования. Вторая смешанная производная с выхода третьего блока 6 дифференцирования поступает на вход второго .блока 8 интегрирования и на- второй блок 11 умножения. Во втором блоке 8 интегрирования происходит интегрирование второйсмешанной производной по времени, а затем и в первом блоке 10 умножения происходит умножение интеграла от смешанной производной по времени на пройденное с начала измерения расстояние, сформированное блоком 9 :измерения расстояния. Во втором блоке И умножения производится умножение второй смешанной производной на величину пройденного с начала измерения расстояния, далее это произведение посссупает на третий блок 14 интегрирования, на выходе которого формируется интеграл от произведения второй смешанной производной на величину пройденного с начала измерения расстояния. Сигналы с первого блока ТО умножения, и с третьего блока 14 интегрирования поступают на входы второго блока 13 вычитания, нагвыходе которого формируется разность между произведением интеграла от смешанной производной по времени на пройденное с начала измерения расстояние и интеграла от произведения второй смешанной производной на пройденное с нача ла измерения расстояние по времени. С выхода вторбго блока 13 вычитания указанная разность поступает на вход блока 12 суммирования, на другой вход которого поступает сигнал с выхода первого блока интегрирования, который производит интегрирование величины первой частной производной магнитного поля по времени. На выходе блока 12 суммирования формируется величина, характеризунщая переменную часть магнитного поля. Сгвыхода блока 12 суммирования величина переменной части магнитного поля поступает на блок 17 регистрации и «а один из входов первого блока 15 вычитания на другой вход которого постзтает сигнал с первого магнитометра 1, равный сумме величин постоянной и переменной частей магнитного поля. Таким образом на вмходе;:п Врвого блока вычитания 15 формируется величина постоянной частей магнитного поля, изме pisHHoro в движении, свободная от вариаций. Изобретение позволяет учесть пространственные изменения вариаций магнитного поля (градиент вариаций) при измерении в движении, что сущест венно повышает точность измерений, а относительная ошибка измерения переменного магнитного поля уменьшается до 1%, шш не превышает 10 нТл, при этом опшбка измерения постоянной части магнитного поля также не превышает 10 нТл. Приведенные значения соответствуют измерениям при экстремальных геоматнитных возмущениях (суббурях) в высокоширотных аквато-, риях (около 1000 нТл) при скорости движения носителя около 10 узлов. Таким образом, изобретение позволяет на порядок уменьшить погрешность измерения магнитного поля в движении. . Использование изобретения наиболее целесообразно при гидромагнитной съемке в высокоширотных акваториях. Применение буйковых магнитовариационных станций предполагает установку станций по маршруту через 30-40 км, прохождение маршрута (проведение съемки) и последующее снятие буйковых магнитовариационных станций. Применение магнитометра-градиентометра без использования магнитовар ационных буйковых станций приводит к регистрации ложных аномалий с амплитудой до 100 нТл. Изобретение не требует применения буйковых магнитовариационных станций и позволяет производить точную гидромагнитную съемку при однократном прохождении маршрута. При экстремальных геомагнитных возмущениях (суббхрях) до 1000 йТл и продолжительности 2 ч погрешность измерения постоянной и переменной частей магнитного поля не превьш1ает 10 нТл.

IE-I IE