Магнитометрическое устройство Советский патент 1959 года по МПК G01V3/06 G01R33/00 

Известны магнитометрические устройства, содержащие датчики, создающие периодические электрические импульсы, усилители с фазочувствительным выходом, снабжеиные входным и выходным трансформаторами и управляющие реверсивными электродвигателями следящих систем, предназначенные для азрогеофизических работ. Недостатком известных устройств является их громоздкость п наличие в них больщого количества сложных составных узлов.

В Предлагаемом устройстве этот недостаток устранен тем, что. с целью использования одного усилительно-преобразующего тракта для управления электродвигателями следян;их систем автоматического регулирования, отрабатывающих пульсирующие сигналы, вырабатываемые датчиками, применены фазовращатели, слвигрющие по времени импульсы датчиков, поступающие на входные обмотки трансформатора. и фазовращатели , установленные на выходных обмотках выходного трансформатора усилительно-преобразующего тракта, по-воляюпите синхронизировать усиленный сигнал с сигналом, выдаваемым датчиком,

На чертеже изображена приннилиальная схема магнитоме- рдч г-ого устройства.

Датчик 1 типа второй гармоники питается синусо п льным -л-т я жением частоты /. При изменении напряженности поля Земли на оабочей обмотке датчика создается напряжение частоты 2f, амплитуда которого пропорциональна приращению напрялтенности магнитного поля Земли, а фаза соответствует знаку изменения поля. Через фильтр 2 сигнал попадает в предварительный двухкаскадный усилитель 3, работающий на лампе 6Н2П, и далее в фазочувствительный выпрямитель, состоящий из двух германиевых диодов н удвоителя частоты 4, работающих на тороидальном магнитном элементе. Последний создает на своей выходной обмотке напряжение частоты 2/ по отношению к входным обмоткам в том случае, если на смещающую обмотку подано постоянное напряжение.

Пульсация напряжения постоянного тока сглаживается и последнее поступает на измерительную обмотку магнитомодуляционного элемента 5, который создает, в отсутствие подмагничивания в измерительной обмотке, разнсполяркые импульсы, одипаковые по амплитуде, следую№ 1124153- 2 -

щие с частотой возбуждающего элемент напряжения. При пояз/гении тока в измерительной обмотке импульс одной полярности уменьшается, а другой-увеличивается, в зависимости от направления тока подмагничивания. Импульсы проходят через отсекатель, который уничтожает помехи, связанные с природой получения имлульсов в элементе, поступают на первичную обмотку входного трансформатора 6 и з силиваются в общем усилителе 7 как по напряжению, так и по мощности. Первый каскад усилителя собран на пентоде с анодной нагрузкой, второй-на двух мощных включенных параллельно триодах в одной лампе. Катодной нагрузкой триодов служит выходной трансформатор, щунтироиапный сопротивлением. Одна из вторичных обмоток этого трансформатора 8 нагружена на управляющие обмотки двигателя 9, включенные встречно. Обмотки включены таким образом, что по одной из них проходит положительный импульс, а по другой-отрицательный. Возбуждающая обмотка двигателя питается импульсами от того же магнитомодуляционного элемента 5, проходящими через фазосдвигающую цепочку, создающую сдвиг по фазе относительно сигнального импульса на 90°. Таким образом, на возбуждающие и управляющие обмотки дзигателя 9 приходят импульсы в необходимом соотношении и, следовательно, другие импульсы, приходящие на управляющие обмотки двигателя 9 и сдвинутые по фазе больше или меньше чем на 90° относительно возбуждающего, не будут взаимодействовать, и двигатель 9 воащаться не будет. В случае неравенства сигнальных импульсов в управляющих обмотках двигателя 9 создается результирующий поток, заставляюп ий вращаться ротор двигателя в ту или другую сторону.

Эта схема обладает одинарной се«тективностью.

Вал двигателя связан с пером регистрирующего прибора 10 и движком реохорда компенсации //. Напряжение с реохорда // поступаег на компенсационную обмотку датчика / и уничтожает влияние по.чя На датчик.Вторая измерительная система работает с исиользозанием датчика пик-типа 12. Этот датчик в отсутствие поля Земли имеет на выходе разнололярные импульсы, равные между собой по амплитуде и сдвинутые по фазе относительно импульсов первой измерительной системы. Сигналы проходят через отсекатель, который уменьшает , связанные с природой получения импульсов, и попадают в общий }силитель 7. Одна из вторичных обмоток 13 выходного трг.ч.фз:..;;;то :а этого усилителя нагружена на управляюише обмотки двигателя 14 этой системы. Отсекатель, имеющийся в схеме, запирает диоды на Doa-i iiну, соответствующую наибольшему сигнальному импульс}. В момент прохождения выделяемого импульса на обмотках пик-транссЬорматора /5, включенных последовательно с диодами, возникает отпирающий импульс и сигнал поступает на управляющие обмотки двигателя 14. При изменении напряженности поля Земли сигнальные импульсы меняют амплитуду и в обмотках двигателя 14 создается резу.1ьти г ющ1п 1 поток, вращающий двигатель в соответствующую сторону. Возбуждающая обмотка двигателя питается синусоидальным напряжением, сдвинутым по фазе относительно сигнала на 90°. Таким образом., эга схема обладает двойной селективностью вследствие того, что, во-первых, на управляющие обмотки двигателя 14 попадает только выделяемый импульс, во-вторых, возбуждающее напряжение лучше всего взаимодействует с выделяемым импульсом.

Ориентирующая система может работать так же и с датчиком пиктипа 16, импульсы которого сдвинуты по фазе 01 носительно импуль1сов первых двух систем. Эта система отличается от предыдущей только другой схемой выделения сигнальных имнульсов. Последняя имеет отсекатель и пик-трансформятор 17. На управляюплие обмотки дзигателя 18 попадает только выделяемый сигнал, но в отличие от ранее рассмотренных схем, возбуждающая обмотка двигателя питается импульсами от пик-трансформатора, сдвинутыми по фазе относительно сигналов на 90°. Эта схема также облядает двойной селективностью, но более острой, чем в предыдущей. Вал двигателя связан с площадкой, на которой находятся измерительный п ориентирующий датчики. Измерительные датчики направлены параллельно полному вектору напряженности магнитного поля Земли, а ориентирующий-перпендикулярно тому же вектору. При отклонении площадки на ориентирующий датчик попадает согтявляюн1ая полного вектора напряженности поля Земли и двигатель 18 начинает вращаться, устанавливая площадку в исходное положение.

Описанные системы автоматического регулирования могут применяться в сочетании с любой, схелюй выделения импульсов в зависимости от требований к прибору и условий работы. Для выделения импульсов при больнтем числе систем могут быть применены и более сложные схемы. Кроме описанной системы, в приборе могут быть вспомогательные системы, например: системы стабилизации напряжения и температуры, система измерения производной вектора напряженности магнитного поля Земли и различные другие системы автоматического регулирования.

Измерительные устройстна предлагаемого типа смогут найти применение не только для целей магнитометрических работ, но одновременно и для целей контроля и автоматизацин, например там, где надо измерять или регулировать больщое число каких-либо параметров. Эффективность устройства предложенного типа повышается с увеличением числа измеряемых или регулируемых параметров. Для сравнения можно привести пример: схема геофизического аэромагнитометра промышленного тина имеет 3 системы азгоматчческого регулирования: одну измерительную и две ориентипуюнш и содержит 24 лампы, включая схему выпрямления н стабилизации напряжения источника питания. Схема с таким же количеством систем, построенная по типу пред.лагаемого устройства, будет содержать линш 6 ламп (1 лампа в каскаде предварительного усиления в измерительмой схеме. 2--4 лампы в общем усилителе и 1 лампа-кенотрон). Количество ламп для схемы предла-ремого магнитометрического устройства, напрпл-тер, на 10 точек измерения будет увеличено всего лишь на 2-3 штуки вследствие увеличения числа кенотронов, в то время как обычная схема такого же устройг.тва с независимыми каналами, содержала бы около 170 ламп. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет уменьшить габариты, вес, стоимость, потребление питания аппаратуры, а также повысить его эксплуатационную надежность.

Предмет и з о б р е т е и н я

Магнитометрическое устройство, содержащее датчики, создающие периодические электрические импульсы, усилители с фазочувствительным выходом, снабженные входным н выходным трансформатора.ми и .управляющие реверсивными электродвигателями следящих систем, отличающееся тем, что, с целью экономии аппаратуры путем использования одного усилителя с фазочувствнтельным выходом для управления несколькими электродвигателями, применены фазовращатели, установленные в цепи питания датчиков, для сдвига по времени импульсов датчиков, поступающих lia обмотки входного Т1,ансф;рМ|ТОра, и фазовращатели, подключенные к выходным обмоткам выходного трансформатора для синхронизации усиленного сигнала с сигналом, выдаваемым датчиком.

- TV--№ 12415V