УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНО^Й СОСТАВЛЯЮЩЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ Советский патент 1970 года по МПК G01V3/165 

Изобретение относится к устройствам для измерения магнитного поля Земли с корабля, самолета, буксируемой гондолы.

Известно устройство для измерения горизонтальной составляющей магнитного ноля Земли, содержащее гировертикаль и квантовый магнитометр, жестко закрепленный на движущемся объекте и установленный в центре системы из трех взаимно перпендикулярных нар колец Гельмгольца, также закрепленных на объекте. Это устройство не обеспечивает высокую точность измерений, а процесс измерений довольно длительный.

Предложенное устройство отличается от известного тем, что в него введена система автокомненсации, связанная с системой из трех взаимно нернендикулярных .пар колец Гельмгольца через синусно-косинусные преобразователи, используемые в качестве датчиков отклонения и установленные на гировертикали. Это позволит упростить аппаратуру, ускорить процесс измерений и повысить его точность.

На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства, содержащего генератор 1 напряжения частотой 400 гц, регулятор напряжение 2, два синусно-косинусных вращающихся трансформатора 3 (СКВТ), установленнь1х в качестве датчиков углов на гировертикали 4, выпрямители 5, 6, 7, фильтры 8, 9, 10 первой гармоники, кольца 11, 12, 13

Гельмгольца, квантовый самогенерирующий магнитометр 14, частотный детектор 15, фильтр 16, усилитель мощности 17, следящий электродвигатель /5.

Схема измерения состоит из связанных между собой системы построения вертикального вспомогательного поля к системы автокомпенсации, регулирующей величину этого поля таким образом, что вертикальная составляющая магнитного поля Земли компенсируется. Обе системы запитываются от генератора напряжения 1. Далее напряжение UQ поступает через регулятор напряжения 2 на трансформаторы 3, являющиеся одновременно датчиками углов и вычислителями токов колец Гельмгольца по следующим формулам:

t/i i 7oCOS |jcosesi,nQ/; U-i t/ocosipsinOsinQ/; (/3 ио51дф5{пО

где гр, 0 - углы тоннажа и крена соответственно, и Q - время и угловая частота нанряжения системы автокомпенсации; t/ь Ьз - неременные напрялсения, поступающие

на выпрямители 5, 6, 7 каждой пары колец Гельмгольца.

вать постоянным напряжением, поэтому сигналы с трансформаторов 3 выпрямляются выпрямителям -; 5, 6, 7. Суммарное (вспомогательное) поле колзц Гельмгольца устанавливается вертикально, независимо от ориентации платформы.

Основное назначение системы автокомпенсации - регулировка напряжения Ug таким образом, чтобы суммарное вспомогательное поле в системе колец Гельмгольца было равно и противоноложно направлено вертикальной составляющей магнитного ноля Земли. Для работы системы автокомпенсации необходимо создание модулирующего вспомогательного поля малой амплитуды, направленного вдоль вспомогательного ностоянного поля. Это достигается выделением фильтрами 8, 9, 10 частоты первой гармоники после однополупериодного выпрямления выпрямителями 5, 6, 7. При этом соотнощение амнлитуд выделенных частот соответствует приведенным формулам, следовательно, вектор переменного поля (во времени) будет колинеарен вектору вспомогательного постоянного поля.

При воздействии на квантовый магнитометр суммарного поля (земного, вспомогательного постоянного поля и моду.лирующего) его сигнал будет промодулирован по частоте.

При достижении угла между постоянным и переменным полями 90° амплитуды нечетных гармоник сигнала магнитометра после частотного детектирования будут равны нулю, причем при переходе от угла, меньшего 90°, к углу, большему 90°, фазы этих гармоник изменятся на 180°. Очевидно, что равенство нулю амплитуд этих гармоник соответствует полной компенсации вертикальной составляющей. Таким образом, выделенная после детектора 15 с помощью фильтра 16 первая гармоника подается на усилитель мощности 17 и далее - на следящий двигатель 18, который регулирует ток питания СКВТ.

При полной компенсации вертикальной составляющей, обеспечиваемой следящей системой, несущая частота квантового магнитометра соответствует напряженности горизонтальной составляющей, прямой отсчет которой может быть получен с номощью электронно-счетного частотомера.

Предмет изобретения

Устройство для измерения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли, содержащее гировертикаль и квантовый магнитометр, жестко закрепленный на движущемся объекте и установленный в центре системы из жестко закрепленных на объекте трех взаимно перпендикулярных пар колец Гельмгольца, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности, упрощения и ускорения процесса измерения, в него введена система автокомненсации, связанная с системой из трех взаимно перпендикулярных пар колец Гельмгольца через синусно-косинусные преобразователи, используел1ые в качестве датчиков отклонения и установленные на гировертикали.