Способ определения напряженности магнитного поля дипольного источника Советский патент 1986 года по МПК G01R33/00 G01R33/02 

1 Изобретение относится к магнитнь м Измерениям и может быть использована для определения вектора напрялсенности магнитного поля дипольного источника во всей зоне приема и параметров самого дипольного источника. Целью изобретения является повьше ние помехоустойчивости измерения маг нитного поля дипольного источника. Измерение. системой из пяти градиентометров в двух точках вблизи дополнительного источника позволяет исключить измерения магнитометрами. Отсутствие магнитометров позволяет сделать способ измерения нечувствительным к вибрациям измерительной ап паратуры . На чертеже показано расположение в декартовой системе координат искомого вектора магнитного момента М . диполя с компонентами М j, М, М, точек измерения компонент тензоров Q. , i 1,2 и искомого радиус-вектора с компонентами К, Rj, , проведенного из т. в точку диполя (начало координат расположено в т.1; трчки измерения соединены вектором J лежащим на оси X). Способ осуществляют следующим образом. Вт. 1 (начало координат) располагают систему из пяти градиентометров, причем магнитные оси первого, второго и третьего градиентометров ориентируют вдоль оси X, а магнитные оси четвертого и пятого градиентометров - вдоль оси У, ось базы первого градиентометра ориентируют вдол оси Х, оси базы второго и четвертого градиентометров - вдоль оси У, а оси базы третьего и пятого градиентометров - вдоль оси Z. Регистрируют сигналы градиентометров в т.1. Описан|Ное расположение градиентометровпоз воляет регистрировать все пять независимых компонент тензора первых про р,Ъ) ,Н, странственных производных: U, сигнал первого градиентоментра;р - (Щ сигналы второго градиентомет э/pa; сигнал третьего градиентометра; Qj (-я-7) сигнал чет и) .f) вертого градиентометра; Qj,, - / сигнал пятого градиентометра; . Затем систему градиентометров перемещают в т.2 и регистрируют те же компоненты тензора Q.. в т. 2 (). 6 измеренным десяти значениям компонент тензоров Qji и известному RU находят неизвестные вектору пара-. метры дипольного источника и И. Дпя этого образуют два линейно независимых единичных вектора Ь из тензоров Q.;, и вектора U)r,a) S, i , 2, где повторение индексом юзначает суммирование по ним. в т. 2 Поскольку движение из т. 1 ROZ происходит вдоль X, то , Rof О и &,f Г Из решения прямой задачи магнитостатики известна связь компонент тенОи с параметрами дипольного исзораточника ,,ar5a,.T г 2, , - составляющие единичных векторов ( проведенных из точек измерения в точку диполя; составляющие единичного вектора гп магнитного момента источника; J l,j i символы Кринскера. Oi n fTfПодставив (З) в (2) после преобраований получают ,(d,K-5r/V,) lni,(m,-4Q;r,)+aU i 4l- 5at) 1,2, К 1, 2 и 3. Левые части уравнений (4) пред авляют собой числа, определяемые основании измерения компонент тенО;, , т.е. известны. Входящие РОВ , (4) параметры cLi также определяют тензоров компонент Для этого вычисляют независи,S. QlfH S, Q слех инварианта и vu Jf матриц (Qjj, и (Qj }, которые ражаются через параметр 0., следуим образом: Qlf , & МЧ1 + 2af)/ R«« (5) Or-0,№Q ; 8ih aaimf) (G) Взяв отношение (5) и (6) в соответствующих степенях можно получить кубическое уравнение для а 9,(lmtr CS,Q (SpQA) 8Cl+2af) которое легко решается по формуле Кардано. Знак О-;, как видно из (6), противоположен знаку «StQj Таким образом, параметры О. определяются однозначно по компонентам тензоров 0 . Нелинейную систему 4) решают пос ледовательно при , при К 2, К 3. При К 1 система принимает вид Zry mi aiU-sr O ,()( Эта система из двух уравнений со держит три неизвестных т и , i J, 2. Дпя ее решения вводят допол нительные связи между неизвестными. .tiiM, R.I ill+ 6r/4g2 , где &-R./R. HH-2fer/04.e, уравнения (8), C9), 00), пред.-, ставляют собой систему из 4-х уравнений с четырьмя неизвестными т, i ) r,Y и d , которая решается следующим образом. Из (9) определяются т, через rj и 6 и подставляются совместно с (10) в систему (.8). Система (8) при этом становится системой двух нелинейных уравнений относительно и 4 . Эта система успешно решается методом наискорейшего спуска на миниЭВМ ДЗ-28. Определив таким образом параметры TOi , Tj и 6 , возвращаются к системе (4), которая теперь при и К 3 является линейной относительно т, г и m.,i rj соответственно и легко решается. Далее определяются расстоя ние до источника R -Ro/& и модуль ди польиого момента М из (.3) , а также компоненты искомых вектооов: г;- Ик + r, к где (y;«4-Q}i Ь,(М,- рГВг )4()г,( ,h, г) г J .Rr/URr lRz+2 loRri +RJ , 2 - номер точки измерения 267306 Tjd) ,.i)D Kj - «rj К; Hj . По найденным параметрам дипольного источника R и 5Г определяют на5 пряженность поля в любой точке пространства по формулам м 00. nt-m), (12 R.3 vJti знак означает принадлежность переменной, к точке пространства, где определяется напряженностью поля. Для решения нелинейной системы на микро-ЭВМ ДЗ-28 (с быстродействием 1000 опер./с) требовалось 2 кБ пап мяти и 15-100 с счета. Относительная погрешность определения параметров источника составляет (3-5)Q, где SQ - погрешность измерения компонент тензора Q. При вычислениях принимаются следующие начальные значения 0,5, 1. Формула изобретения Способ определения напряженности магнитного поля дипольного источника, заключающийся в установке вблизи источника системы из пяти градиентометров, причем магнитные оси первого, второго и третьего градиентометров ориентируют вдоль оси X декартовой системы координат, а магнитные оси . четвертого и пятого градиентометроввдоль оси У, ось базы первого градиентометра ориентируют вдоль оси X, оси баз второго и четвертого - вдоль оси У, а оси баз третьего и пятого градиентометров - вдоль оси Z. , регистрации сигналов градиентометров и определении параметров дипольного источника по результатам измерений, отличающийся тем, что, С целью повьш ения помехоустойчивости, систему градиентометров перемещают параллельным переносом вдоль оси X из первой во вторую точку пространства, на расстояние о относительно первой, регистрируют сигналы градкентометров во второй точке и определяют параметры дипольного источника из решения системы уравнений r Y5, -5 г/V n(t)(i /dHvui) /дНхчСО -yii-v. У.гН) ; /л(1 /9Hy.it /SHv.tl) ; гъ-() - сигналы градиентометров с первого по пятый соответственно;

fO, Q ... J компоненты иско И, ,3;, мого вектора М

магнитного момента дипольного источника R - Rr - искомый радиус-вектор, проведенный из первой точки измерений в точку диполя.

Способ относится к магнитным измерениям. Может быть использован для определения вектора напряженности магнитного поля дополнительного источника во всей зоне приема и параметров самого ДИПОЛЬНОГО источника. Целью изобретения является повьшение помехоустойчивости измерения. Спогоб заключается в следукнцем. Вблизи дипольного источника устанавливается пять градиентометров. Причем оси первого, второго и третьего из них ориентированы вдоль оси X декартовой системы координат, оси четвертого и пятого - вдоль оси У. Ось базы первого градиентометра ориентирована вдоль X, оси базы второго и четвертого вдоль оси У, а третьего и пятого вдоль оси Z . Для достижения поставленной цели систему из пяти градиентометров перемещают параллельным переносом вдоль оси X на определенное Q расстояние, регистрир т сигналы гра(Л диентометров в двух точках,и, решая систему уравнений, определяют параметры ДИПОЛЬНОГО источника. Цель достигается за счет того, что данный способ позволяет исключить измерения с магнитометрами, отсутствие которых приводит к независимости результатов измерения от вибраций аппаратуры. 1 ил.