Датчик компаса-инклинатора Советский патент 1980 года по МПК G01C21/08 G01V3/40 

1

Изобретение относится к магнитным измерениям, в частности к навигациоиньом измерениям, и к определению магнитного склонения и наклонения при геофизических на- 5 блюдениях.

Известно устройство, основанное на силовом воздействии исследуемого магнитного поля на электронный поток магнитоуправляемой лампы, 10 содержащее вакуумный баллон, катод, два анода и разделитель 1. Под воздействием геомагнитного поля происходит изменение траектории электронов и, соответственно, пере- 5 распределение анодных токов ламп. Так как разностньгй ток является линейной функцией малого угла поворота лампы относительно вектора индукции поля, то такое устройство 20 может быть использовано в качестве чувствительного элемента магнитного компаса или инклинатора.

Однако это устройство имеет недостаточно высокую чувствитель- 25 ность по углу поворота.

Известен также компас-инклинатор, содержащий электронную пушку с модулятором и приемник пучка электронов, представляющий собой 30

плоскую мишень, разделенную на четыре изолированные секции, которые соединены попарно с соответствующим усилителем 2. Под воздействием магнитного поля Земли пучок электронов, сформированный электронной пушкой, отклоняется от оси пушки. Смещение проекции пучка на мишени вызывает разбаланс схемы и появление разностного тока в выходной цепи, величина которого пропорциональна углу отклонения оси электронной пушки от направления полного вектора геомагнитного поля.

Недостатком такого прибора является низкая точность измерений, обусловленная малой разрешающей способностью его первичного преобразователя .

Целью данного изобретения является увеличение точности измерений.

Это достигается тем, что в датчик компаса-инклинатора введены формирователь импульсов, коммутатор, кольца Гельмгольца, осевой электрод, прозрачная шкала с кольцевыми делениями: а приемник пучка электронов Вполнен в виде полого цилиндрического экрана с OTsepcTHeN в стенке-, внутренняя поверхность

которой покрыта флуоресцирующим материалом, а на внешней поверхности укреплена шкала, с делениями, причем цилиндрический экран и осевой электрод установлены соосно с кольцами Гельмгольца, ось электронной пушки ориентирована перпендикулярно к оси колец Гельмгольца, формирователь импульсов соединен с модулятором электронной пушки и с входом коммутатора, а выходы коммутатора соединены с кольцами Гельмгольца и с осевым электродом.

На чертеже схематически изображено предложенное устройство.

Оно содержит формирователь 1 импульсов, электронную пушку 2 с модулятором 3, коммутатор 4, кольца Гельмгольца 5, осевой электрод 6, цилиндрический экран 7 с отверстием 8 и прозрачную шкалу 9.

Пакет электдонов движется по траектории А, VQ- вектор начальной скорости пакета электронов, В, - вектор однородного магнитного поля колец Гельмкольда, Т - полный вектор однородного геомагнитного поля, § - равнодействующий вектор суммарного магнитного поля 2 и Т, D смещение пакета электронов вдоль оси колец Перпендикулярность векторов Q и BK обеспечивают жесткой установкой электронной пушки 2 относительно колец Гельмгольца 5. Начало координат О условно показано в центре колец.

Когда с формирователя 1 импульсов подают соответствующий импульс на модулятор 3 электронной пушки 2, последняя формирует пакет электроно движущийся с начальной скоростью V Пакет электронов вводят через отверстие 8 в область суммарного однородного магнитного поля колец Гельмголца 5 и геомагнитного поля с помощью положительного корректирующего импульса, сформированного формирователем, импульсов и поданного в соответствующий момент через коммутатор 4 на осевой электрод 6. При произвольно ориентированном приборе относител;ьно вектора Т, когда угол между УО и В не равен 90°, пакет электронов перемещается по винтовой линии вдоль равнодействующего вектора В . Через определенный постоянный интервал времени магнитное поле колец Гельмгольца 5 резко уменьшает с помощью коммутатора 4, управляелюго формирователем 1 импульсов, в результате чего пакет электронов движется по траектории, близкой к касательной к винтовой линии, и высвечивает пятно на флуоресцирующем экране 7. Смещение D пятна вдоль оси колец фиксируют с помощью прозрачной шкалы 9 с кольцами делений. Строго говоря, смещение пакета вдоль вектора В и смеще ние D не равны друг другу, но вследствие того, что поле В задают значительно большей величины по сравнению с полем Т , указанным расхождением можно за малостью пренебречь. Практически пакет электронов обращается вокруг оси колец.

Для измерения магнитного склонения ось УУприбора ориентируют верВ.

тикально, т.е. векторы

располагают в горизонтальной плоскости. Вращают прибор вокруг оси УУ до тех пор, пока смещение D не станет равным нулю. При этом векторы S и ь расположены в плоскости магнитного меридиана, вектор VQ перпендикулярен к этой плоскости, смещения пакета не происходит, а ось ZZ прибора указывает направление магнитного меридиана. Магнитное склонение может быть считано с помощью соответствующего внешнего лимба (на чертеже не показан).

Для измерения магнитного наклонения поворачивают прибор вокруг оси ZZ строго ,т.е. располагают векторы Voи Вц в плоскости магнитного меридиана, а затем вращают прибор вокруг оси УУ до тех пор, пока смещение D не стане т равным нулю. При этом вектор В| совпадает с вектором Т и с вектором В, вектор VQ перпендикулярен к вектору В, смещения пакета не происходит, а ось ZZ прибора указывает направление полного вектора геомагнитного поля Т. Магнитное наклонение может быть считано с помощью соответствующего внешнего лимба.

Последовательный запуск пакетов на орбиту обеспечивает практически непрерывное поступление информации на индикатор прибора.

Чувствительность устройства составляет 0,1 см/угл.сек. при скорости пакета электронов Vo 10 см/сек, времени изменения 10 сек отношении .

Изобретение позволяет повысить эффективность магниторазведочных методов и получить определенный экономический эффект при поисках нефти, газа и рудных месторождений.

Формула изобретения

Датчик компаса-инклинатора, содержащий электронную пушку с модулятором и приемник пучка электронов, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений, в иего введены формирователь импульсов, коммутатор, кольца Гельмгольца, осевой электрод, прозрачная шкала с кольцевыми делениями, а приемник пучка электронов выполнен в виде полого цилиндрического экрана с отверстием в стенке, внутренняя поверхность которой покрыта флуоресцирующим материалом, а на внешней поверхности укреплена шкала с делениями, причем цилиндрический экран и осевой электрод установлены.соосно с кольцами Гельмгольца, ось электронной пушки ориентирована перпендикулярно к оси колец Гельмгольца, формировател импульсов соединен с модулятором

электронной пушки и с входом коммутатора, а выходы коммутатора соединены с кольцами Гельмгольца и с осевым электродом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Ефимов Б.В., Сахов В.Б. Электронные .преобразователи с магнитным управлением.- Л.: Энергия, 1972,

с.104-106,110..

2.Патент США 2666268,

КЛ. 33-360, OПyбЛИK.19Sdfт r otOTИп) .