СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВАРИАЦИЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ Советский патент 1972 года по МПК G01V3/08 

Изобретение относится к области геофизических исследований и магнитотеллургическим методам разведки.

Известен сиособ измерения вариаций составляющей напряженности магнитного ноля с помощью квантовых магнитометров, на входе которых частота сигнала пропорциональна модулю вектора напряженности магнитного поля.

Однакй известным способом невозможно осуществлять непрерывные измерения и регистрировать короткопериодные вариации составляющих напряженности магнитного поля.

Предложенный способ отличается от известного тем, что определяют удвоенную величину вариаций составляющей напряженности магнитного поля по разности показаний двух датчиков модуля вектора, в объеме которых поворачивают вектор магнитного поля в противоположиые стороны с помощью идентичных и последовательно включенных контуров тока, расположенных симметрично относительно вектора магнитного поля.

Это позволяет значительно повысить точность измерений и ускорить процесс измерений.

значениям модуля вектора напряженности магнитного поля Т, расположены внутри идентичных контуров (или соленоидов) 3, 4, включенных последовательно п питаемых от источника постоянного тока 5.

Оси соленоидов расположены под углом симметрично относительно вектора магнитного поля Г в одной с ннм плоскости.

В контурах установлена такая сила тока, нри которой векторы суммы магнитного поля Т и магнитного поля контуров 7,; ориентированы в той же плоскости перпендикулярно вектору Т, причем в объеме датчиков 1 и 2 векторы суммарного поля TI и TZ ориентированы -встречно.

Составляющая вариаций АТх, параллельная векторам Г и Го, суммируется с одним из них п вычитается из другого.

Сигналы датчиков 1 и 2 после усиления усилителями 6 и 7 поступают па смеситель 8, и разность частот, пропорциональная удвоенной величине составляющей вариаций 2 АГд-, регистрируется частотомером 9.

систему датчиков, повернутую вокруг вектора 7 на угол J-.

Составляющую вариаций в направлении вектора Т измеряют известным способом.

Поскольку контуры 3 11 4 идентичны, расположены симметрично относительно вектора Т и соединены последовательно, при изменении силы тока одного из контуров сила тока другого контура изменяется на ту же величину, и изменению модуля вектора 7i соответствует такое же изменение модуля вектора Га, а разность модулей ) остается неизменной. Нестабильность тока в контура. 3 и 4 практически не влияет на показания частотомера 9, л.шъ несколько меняется направление векторов TI и Гг.

На фиг. 2 изображена функциональная схема устройства, позволяющего снизить влияние нестабильности тока в контурах 3 и 4.

Соосно с контурами 3 и 4 расположены дополнительные контуры тока 10 и 11, включенные последовательно и питаемые током с выхода фазового детектора 12, сравпивающего частоту сигнала на выходе усилителя 6 с частотой опорного генератора 13.

Обратная связь по полю обеспечивает синхронизацию частоты генерации датчика 1 с частотой опорного генератора, а следовательно и постоянство модуля вектора Гь

С помощью контуров 10 и 11 автоматически томпен сируются изменения модуля векторов

Г и TZ, обусловленные нестабильностью тока контуров 3 и 4.

На фиг. 3 изображена функциональная схема устройства со вспомогательными контурами, упрощающими схему и облегчающими ее настройку.

Сигналы с выхода усилителей 6 и 7 поступают на вход фазового детектора 14, а с выхода фазового детектора в катущку обратной связи 15, центр которой совпадает с центром датчика 2, а ось ориентирована параллельно

вектору Гг.

За счет обратной связи по полю осуществляется синхронизация частот датчиков 2 и /, т. е. компенсируется разность модулей Га и Гь Сила тока обратной связи, пропорциональная удвоенной величине составляющей вариации 2 АГж, регистрируется регистратором 16.

Преимущество схемы, изображенной на фиг. 3 по сравнению со схемой, изображенной на фиг. 1, состоит в том, что отпадает необходимость регистрации частоты.

Для правильной пастройки аппаратуры нужно, чтобы оси контуров были расположены симметрично относительпо вектора Г.

регистратора 16 не зависят от измепения силы тока в контурах 3 и 4.

Необходимо также, чтобы оси контуров 3 и 4 находились в одной плоскости с вектором Г. Отклонение от заданной плоскости контролируют с помощью катушки 17, цептр которой совпадает с центром датчика 1, а ось перпепд;икулярна плоскости, проходящей через ося контуров 3 и 4.

Катущка 17 питается от источника 18 током различной полярности, при этом следят за показаниями регистратора 16. Если показания

регистратора при различной полярности тока различны, поворачивают контуры с датчиками вокруг оси, проходящей через центры датчиков, до совмещения плоскости, проходящей через оси контуров 3 а 4, с вектором Г. При

этом показания регистратора становятся равными, независимо от направления тока в катущке 17.

В коптурах 3 п 4 необходимо установить такую силу тока, при которой векторы Ti и TZ

ориентируются перпендикулярно вектору Г.

Для контроля направления векторов Т и

Г2 служит катушка 19, ось которой параллельна вектору Г. Катушка 19 питается током от

источника 20.

Нзменяя полярность катушки 19, наблюдают показания регистратора 16. Если показания

различны при разной полярности катушки, то изменяют силу гока в контурах 5 и 4 до такого значения, при котором показания регистратора равны при различной полярности включения катушки 19.

Таким образом, осуществляют настройку устройства при его установке на пунктах измерения.

Предложенный способ может быть применен также для регистрации вариаций градиента составляющих магнитного поля. Последнее необходимо как для магнитотеллурических методов разведки, так и для целей отделения геомагнитных вариаций, имеющих большую протяженность и малые значения градиента,

от вариаций, обусловленных промышленными объектами и электрическими сетями, имеющих малую протяжеппость и большие значения градиента. Для измерения вариаций градиента составляющих магнитного поля поворачивают ось контура 4 параллельно оси контура 5. При этом вектор Т ориентируется в ту же сторону, в которую направлен вектор TI.

В этом случае показания регистратора 16 изменяются пропорционально разности значений АГх1 и в объеме датчика 1 и 2, т. е. пропорционально вариации градиента составляющей.

Предмет изобретения

Способ измерения вариаций составляющей напряженности магнитного поля с помощью датчика модуля вектора, при котором осуществляют поворот вектора магнитного поля в заданное направление с помощью вспомогательных контуров тока, питаемых от стабилизированного источника тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и ускорения процесса измерении, определяют удвоенную величину вариаций составляющей напряженности магнитного поля по разности показаний двух датчиков модуля вектора, в

объеме которых поворачивают вектор магнит ного поля в противоположные стороны с помощью идентичных и последовательно включенных контуров тока, расположенных симметрично относительно вектора магнитного

поля.