Поисковый градиентометр Советский патент 1979 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к измеритель ной технике и может использоваться в геофизике, геологии. Известен градиентометр, который состоит их двух параллельных датчиков которые имеют модуляторные отверстия и приемные обмотки 1. Однако такой градиентометр недоста точно чувствителен. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является поисковый градиентометр, содержащий два или более магнитомодуляционных датчика с параллельными продольными осями, каждый из которых состоит из двух соосных ферромагнитных стержней с размещенными на них приемными обмо ками и замкнутого магнитопройода модулятора с центральным отверстием, связывающим оба стержня, а также последовательно соединенные генератор, усилитель мощности, выходы кото рого связаны с обмотками замкнутых магнитопроводов, и последовательно соединенные усилитель и индикатор l2 недостатком его также является ни кая чувствительность. Цель изобретения повышение чувствительности при обнаружении объектов. Это достигается тем, что. предложенный поисковый градиентометр, содержащий два или более магнитомодуляционных датчика с параллельными продольными осями, каждый из которых состоит из двух соосных ферромагнитных стержней с размещенньоми на них приемными обмотками и замкнутого магнитопроводмодулятора с центральным отверстием, связывающим оба стержня, а также последовательно соединенные генератор, усилитель мощности, выходы которого связаны с обмотками замкнутых магнитопроводов, и последовательно соединенные усилитель и индикатор, снабжен электропроводящим короткозамкнутым витком, проходящим через центральные отверстия модуляторов всех датчиков и через центральные.отверстия замкнутых магнитопроводов, а также двумя синхронными детекторами, разностным блоком, входы которого соединены с выходами синхронных детекторов, а выход - с входом усилителя и утроителем частоты, своим входом связанным с выходом генератора, а выходим - с первыми входами синхронных детекторов, причем вторые входы последних соединены с приемными обмотками двух ферромагнитных стержней. На чертеже приведена схема предложенного градиентометра Он состоит иэ магнитомодуляционных датчиков 1 и 2 с параллельными продольными осями, каждый из которых имеют модуляторные отверстия 3, 4 и приемные обмотки 5,б„ Через отверстия 3 и 4 проходит металлический короткозамкнутый виток 7, преходящий также чере центральные отверстия замкнутых ферр магнитных сердечников 8 с намотанными на них тороидальными обмотками. Обмотки 9 соединены с выходом усилит ля мощности 10, связанным. с задающи генератором 11„ Второй выход задающе го генератора 11 связан с утроителем чистоты 12. Выходные обмотки 5,6 дат чиков связаны с синхронными детекторами 13 и 14, которые также связс;ны с утроителем частоты 12, Выхода синхронных детекторов соединены со входом разностного блока 15. К выходу разностного блока подключен усилитель 16, а его выход связан со входом индикатора 17. РаботгГет градиентометр следующим образом. Колебания задающего генератора 11 усиливаются усилителем мощности 10 и посажупают на обмотки 9 ферромагнит ных сердечников 8, которые являются понижающими трансформаторами со вторичным короткозамкнутым витком 7, Короткозамкнутый виток создает переменное магнитное поле, напряженность которого, в случае кругового витка, равна L, IDl -i . п- 2 э I- ток, протекающий по витку; D - диаметр витка; I - расстояние до обнаруживаемог объекта. Одновременно ток, протекающий по витку, создает переменное магнитное поле, модулирующее обратимую магнитeCt)--XJoauWs xJ§foCosa;t sinujt-t-|-xjgrmsin auut j . ( Рабочим сигналом является сигнал третьей гармоники. Такой режим является наиболее благоприятным по ел дующим причинам: а)селекция третьей гармоники позволяет исключить помеху от навод с частотой задающего генератора от усилителя мощности на электронные цепи градиентометра; б)селекция третьей гармоники позволяет исключить мешающее действие геомагнитного поля и других постоянных полей, ибо сигнал от них выделяется на второй гармонике; в)максимум спектральной плотности шумов перемагничивания приходится на вторую гармонику, в то вре мя,, как спектральная, плотность шумов, а следовательно, и дрейф нуля ную проницаемость датчиков 1 и 2 модуляторов ., Переменное магнитное поле витка возбуждает вихревые токи в обнаруживаемом проводящем предмете, которые создают свое неоднородное магнитное поле. Это поле создает ЭДС в выходных обмотках датчиков. Сильное магнитное поле витка-излучателя ЭДС в выходных обмотках датчиков не наводит. Магнитное поле вихревых токов объекта наводит ЭДС в обмотке датчика по закону ш.и„„ , где Л Q--4TLiO- ; W - число витков приемной обмотки; S-поперечное сечение магнитопровода датчика; H(t) - напряженность рассеянного магнитного поля объекта; Мд(t) - действующая магнитная проницаемость датчика. Принимая ток, протекающий но витку, синусоидальным с частотой ии будем иметь и синусоидальное рассеянное поле объекта с той же частотой, т.е. H(tl HmSin ( , (Ъ) Исходя из четности кривой обратимой проницаемости феррита, действующая проницаемость при синусоидальном магнитном потоке возбуждения может быть записана в виде ,e-in2uut, (.4) поскольку поле возбуждения датчика, также как и поле излучения создаются одним и тем же током, протекающим по короткозамкнутому витку. Подставляя значения (3) и (4) в выражение (2), получим окончательное выражение для ЭДС прибора в области третьей гармоники на порядок ниже, чем во второй. Сигналы, снимаемые с выходных обмоток 5 и 6, поступают на синхронные детекторы 13 и 14, на которые в качестве опорного сигнала подается напряжение с выхода утроителя частоты 12. Сигналы с частотой третьей гармоники преобразуются в постоянный ток и поступают на входы разностного блока 15. Если поле неоднородно, как это имеет место в близко расположенных, дипольных источниках, выходные сигналы датчиков неодинаковы, причем, чем больше неоднородность поля, тем больше сигнал разности на выходе разностного блока 15. Разностный сигнал усиливается усилителем 16 и поступает в индикатор 17. Предложенный поисковый градиентометр имеет очень высокую чувствительность, он обнаруживает латунную гирю весом 5 г на расстоянии 1-1,5 м. Формула изобретения Поисковый градиентометр,содержащи .два или более магнитомодуляционных датчика с параллельными продольными осями, каждый из которых состоит из двух соосных ферромагнитных стержней с размещенными на них приемными обмот ками и замкнутого магнитопровода -модулятора с центральным отверстием, связывающим оба стержня, а также последовательно соединенные генератор, усилитель МС4ДНОСТИ, выходы которого Связаны с обмотками замкнутых магнитопроводов , и последовательно соединенные усилитель и индикатор, отличающийся тем, что, с . целью повышения чувствительности при обнаружении объектов, он снабжен электропроводящим, коротнезамкнутым витком, проходящим через центральные отверстия модуляторов всех датчиков и через центральные отверстия замкнутых магнитопроводов, а также двумя синхронными детекторами, разностным блоком, входы которого соединены с выходами синхронных детекторов, а выход - с выходом усилителя и утроителем частоты, своим входом связанным с выходом генератора, а выходом с первыми входами синхронных детекторов, причем вторые входы последних соединены с приемными обмотками двух ферромагнитных стержней. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 368560, кл. Q01 R 33/00, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР 472314., кл. G 01 R 33/02, 1974.