Магнитодинамический магнитометр Советский патент 1978 года по МПК G01V3/00 

(54) МАГНИТОДИНАМИЧЕСКИЙ МАГНИТОМЕТР

образователя ток-частота 15, выход которого соединен со счетным входом счетчика имиульсов 10, Кварцевый магниточувствительный элемент 1, осветитель 7, фотоэлектрический прибор 6 и кольца Гельмгольца закреплены на поворотном круге 16, ось вращения которого 17 параллельно оси поворота магнита 3.

Магнитометр работает следующим образом.

Зеркало 4, поворачиваясь, проходит через положение, которое соответствует нулю угла закручивания растяжек 2 и отражает свет осветителя 7 на фотоэлектрический прибор 6.

На выходе фотоэлектрического прибора 6 возникает электрический импульс, который и переключает триггер 8 в положение «+. В момент переключения импульс с выхода триггера 8 включает периодомер 9 и счетчик импульсов 10, а также под действием потенциала на выходе триггера 8 коммутатор 11 переводит стабилизатор тока 12 в положение заряда емкости 14 интегрирующего операционного усилителя 13. Увеличение напряжения на емкости 14 создает в компенсирующих кольцах Гельмгольца 5 приращение тока, магнитное поле которого направлено так, чтобы сумма сил, действующих на магнит 3, возвращала его в положение, при котором угол закручивания растяжек 2 равен нулю.

При вращении магнита 3 в обратном направлении в момент прохождения им положения, соответствующего нулю угла закручивания растяжек 2, зеркало 4 направляет свет осветителя 7 на фотоэлектрический прибор 6, на выходе которого возникает электрический импульс на этот раз переключающий триггер 8 в положение «-.

Колммутатор 11 под действием потенциала на выходе триггера 8 переводит стабилизатор тока 12 в положение разряда емкости 14 интегрирующего операционного усилителя 13.

Уменьшение заряда на емкости 14 создает в компенсирующих кольцах Гельмгольца 5 приращение тока, магнитное поле которого направлено так, чтобы сумма сил, действующих на магнит 3, возвращала .его в положение, соответствующее нулю угла закручиваиия растяжек 2. В момент прохождения этого положения зеркало 4 отражает свет осветителя 7 на фотоэлектрический прибор 6, на выходе которого возникает электрический импульс, который переключает триггер 8 в положение «+. В момент переключения импульс с выхода триггера 8 останавливает счет на периодомере 9 и счетчике импульсов 10. Со следующим переключением триггера 8 в положение «+. начинается новый цикл измерений.

В предлагаемом устройстве цепь обратной связп связывает фазу колебаний магнита магниточувствительного элемента с фазой магнитного поля, создаваемого кольцами Гельмгольца. Организованная таким образом кусочно-линейная следящая система обладает следующими особенностями.

Магнитное поле внутри компенсирующих колец Гельмгольца по направлению оси колец, усредненное за период колебаний магниточувствительного элемента, равно нулю.

В установившемся режиме фаза колебаний магнита магниточувствительного элемента и фаза изменений магнитного поля, создаваемого кольцами Гельмгольца, сдвинуты друг относительно друга на я/2 и частота автоколебательной системы определяется только коэффициентОхМ кручения нити и напряженностью компоненты магнитного поля, перпендикулярной оси колец Гельмгольца. Ток, текущий в кольцах Гельмгольца, поступает на вход преобразователя ток-частота, а счетчнк импульсов ведет счет импульсов за время периода колебаний магнита магниточувствнтельного элемента. Периодомер, управляемый импульсами триггера, измеряет время,

кратное периоду колебаний магнита магниточувствительного элемента. Числа, фиксируемые счетчиком импульсов и периодомером, определяют величины двух ортогональных компонент внешнего магнитного поля, усредпенные за период колебаний магнита магниточувствительного элемента.

Формула изобретения

Магнитодинамический магнитометр, содержащий магниточувствительный элемент, состоящий из постоянного магнита с зеркалом,

подвешенного на растяжках, осветитель, фотоэлектрический прибор, периодомер и поворотный круг, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности одновременного измерения магнитного поля по двум ортогональным компонентам с помощью одного магниточувствительного элемента, в магнитометр введены счетчик импульсов, коммутатор, стабилизатор тока, интегрирующий операционный усилитель, кольца Гельмгольца, преобразователь ток-частота и триггер, причем вход триггера подключен к выходу фотоэлектрического прибора, а выход - к входам периодомер а и счетчика импульсов, а также к входу коммутатора, электрически связывающего стабилизатор тока с входом интегрирующего операционного усилителя, выход последнего через кольца Гельмгольца подключен к входу преобразователя ток-частота, выход которого связан со счетным входом счетчика импульсов.

Источники информации, принятые во -внимание при экспертизе

1.Брюнелли В. Е. и др. Высокочувствительная вариационная станция для регистрации

короткопериодных колебаний магнитного поля Земли. Сб. «Паучно-техническая информация по геофизическому приборостроепию Изд. «Мингео, 1960, вып. 5, с. 70-85.

2.Яновский Б. М. Земной магнетизм, Изл «ЛГУ, 1963, т. 2, с. 278.