Компонентный магнитометр Советский патент 1979 года по МПК G01R33/00 

(54) КОМПОНЕНТНЫЙ МАГНИТОМЕТР

;: изобретение относит-ся к области мап .нитных измерений, а именно к абсолютным компонентным измерениям индукиСии геомагнитного поля, а также к Изучению еговариаций. -. : Известе датчик магнитометра, выполненный tia базе электроннр-лучевогб прибора и содержащий электронную пушку и отклоняющую систему II. Принцип действия при бора заклкэчается в отклонении злектронИого пучка измеряемым магнитным полем, при itoM величина отклонения является йерой индукции поля. Недостатком указаиного устройства является низкая разрешающая способность. Кроме того, с помощью даннЬго устройства можно осуществить толь-ко относительные измерения поля.;

-Наиболее близким решением из известйых К данному изобретению, является датчик компонентного магнитометра, выполненный

на базе электронно-лучевого прибора и содержащий электронную пушку 9 модулятором, формировательимпульсов, соединенный с модулятором, электростатический разде литель; катушки дополнительны.ч коллинеарных полей, сетки и смес1 тель 2). . vo/l

Датчик действует следующим образом. Пакет электронов, сформированный электронной пушкой и расщепленный в продольном направлении электростатическим разделителем, вводят, в однородные магнитные поля катушек. Движущиеся по винтовым линиям пакеты пересекают сетки и наводят на них электрически индуцированные импульсы с частотой следования, пропорцибиальной индукции магнитлого поля в соответствующей катушке. Дифференциальная схема измерений позволяет выделить на выходе смесителя сигнал, частота koToporo не зависит от собственных полей катуи ек; Прибор предназначен для-абсолютных компонентных измерений. Недостатком прототипа является невозможность далйнейшего увеличения разрешающей способности, которая ограничена отсчеТной единицей, соответсТвуЮ1цей половине оборота пакета на орбите. .С целью увеличения разреилающей способности, в компонентный магнитометр, содержащий электронную пушку с модулятором и формирователь импульсов, соединеннуй с модулятором, введен постоянный маг: нит, ось которого перпендикулярна оси элёктронной пушки, а В межполюсном зазоре постоянного MarBfirfa сбйснос ним размеиГен индикатор, выполненный в виде соосно рас, положенных ulилин pичecкoгo флуоресциру тощего экрана с отверстием, размещенным на его цилиндрической поверхности соосно электронной пушке, шкалы, жёстко укреЛлен ной на цилиндрической поверхности цилиндрического флуоресцирующего экрана, и осевого электрода, соединенного с формирова телем импульсов. На чертеже изображен компонентный маг иитометр, выполненный согласно данному изо бретению. .,,. ., Устройство содержит формирователь ямпульсов 1, электронную пушку 2 с модулятором 3, цилиндрический флуоресцирующий экран 4 с отверстием 5, постоянный магнит б, осевой электрод 7, цилиндрическую шкалу 8. . - Когда с формирователя импульсов 1 подается соответствующий импульс на модулятор 3 электронной пушки 2, последняя формирует пакет эл ктроиов, который вводится через отверстие 5 цилиндричестого экрана 4 в межполюсный зазор постоянного магнита 6 под прямым углом к однороднои му магнитному полю магниту 6. Одновременно с формирователя импульсов 1 подаГется положительный импульс напряжения на осевой электрод 7. Момент запуска, форума и длительность этого импульса задаются таким образом, чтобы пакет электронов был выведен на круговую орбиту, соосную с экранОм 4. Через определ енный постоянный : интервал времени с формирователя импульсов 1 подается на осевой электрод 7 ,отрицательнцй импульс большой амплитуды, под воздействием которого пакет электронов отклоняется врадиальном направлении и вы свечиваёт пятно на внутренней флуоресци руло1цей поверхности экрана 4. Положение пятна визуально фиксируют с помоЩью ци линдрической шкалы 8, укрепленной на внешней стороне экрана 4. - Метрической основой прибора является линейная зависимость углового перемеще- ния пакета ф от круговой частоты обра щения О), а следовательно, и от индукции .магнитного поля; В, прй пЪСтоянном времени измерения Т; ср 6)4: tn (СИ), где ij, и т-- соответственно заряд и масса электрона. Отсюда чувстви тельность S- -J т-const.- ,. ,. Последовательный запуск пакетов на opfбиту обесНечйВаёт практически непрерывную индикацию показаний. Для измерения цб/солютного значения поля необходимо загрубить отСчетную единицу прибора путем уменьшения времён измеренияг и просуммировать грубый и точнь1Й отсчет. „. Для измерения главных компонент -геомагнитного поля ось XX устройства ориенfripyfor горизонтально в пЛЪскости магнитного меридиана, а ось YY - перпендик

лярно к этой плоскрсти. При этом орбита пакета самоб1)И1емтируется в плоскости, перпШдйкулярной суммарному BieKTopy поля магнита В и геомагнитного поля Т. Однако это обстоятельство не существенно, так.как величина В задается зн ачительно большей, чем Т, и у№л меж11у плоскостью орбиты и осью XX всегда близок к прямому. Б то же время нар ущёние перпендикулярности оси YT и суммарного вектора Bf + Т, принадлежащего плоскости магнитного меридиана,приводит к скольжению пакета по винтово й линии и его исчезновению за предела ми экрйа Далее фиксируют первый отсчет Bt (В„ + Н) -f , где Н и Z - соответственно гopизoиtaльнaя и вертикальная составляющие полного вектора Т геомагнйтного поля. Затем поворачивают прибор Вокруг вертикальной оси на 180° и фиксируют второй отсчет Вг ДВ..., + Н) -i-Z ,Отсюда вычисляют - -, ..- ft.-B . .. i 7 y/BNB.-.&S . наклонение 3 - arccos Й-. Аналогичным образом может быть измерена произвольная компонента геомагнит ного поля, принадлежащая плоскости магнитного меридиана. Более предпочтительны сишрОйныё измерения с помощью двух идентичных приборов, ориентированных по оси ХХв противоположные Стороны. Для определения поля постоянного магнита Вм ось XXприбора ориентируют вдоль полного вектора Т. Тогда Bi В« -f Т; В Вм- Т; а Вм Т , Аналогичным рбразом контролируют сползание нуль-пункта, связанное с темггературным дрейфом магнитного моMejriTa постоянного магнита 6. :„- „ Независимость показании от анодного нлпряжения электронной пушки обеспечивается тем фактором, что при скоростях электронов, значительно меньших скорости сне та ввакууме, что имеет место на практике, круговая частота обращения а, а следова тельио, и угловое перемещение пакета , не зависят от скорости электронов, то есп, от анодного напряжения. ..;-,-:,. Формула изобретения Компонентный магнитометр; содержащий электронную пушку С модулятором и формирователь импульсов, соединенный с модулятором, отличающийся тем, что, с целью yiu-ичеиия разрешающей способности, в нею введен постоянный магнит, ось которого ш-р пендикулярна оси электронной пушки, а и

межполюсном зазоре постоянного магнита сооено с ним размещен индикатор, выполненный в виде сооено расположенных цилиндрического флуоресцирующего экрана с отверстием, размещенным на его цилиндрической поверхности сооено электронной пушке, шкалы, жестко укрепленной на цилиндри. ческой поверхности цилиндрического флуоресцирующего экрана, и осевого электрода, соединенного с формирователем импульсов, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 566212, кл. G 01 R 33/02, 04.03.76.