"Ориентируемый квантовый магнитометр Советский патент 1981 года по МПК G01V3/08 G01V3/40 

Изобретение относится к магнитометрии и может быть использовано для поиска полезных ископаемых, а также для обнаружения тел естественного и искусственного происхождения, создающих аномалии магнитного поля Земли. Известен квантовый магнито етр, состоящий из двух датчиков, один из которых используется для ориентации второго датчика, осуществляющего изменение напряженности магнитного поля Земли 1. Известен также ориентируемый кван товый магнитометр, состоящий из кван тового и феррозондового датчиков, причал второй из них используется для ориентации квантового датчика. О0Э датчика разнесены в пространстве изакреплены в рамках, соединенньис между собой с помощью вала и тяги так, чтобы оси датчиков ориентировались параллельно друг другу, причем рамка с ориентирующим датчиком соединена через шарнир с поворотным устройством, полож ие которого в пространстве определяется сервоприводом. Сигнал рассогласования, получаемый с выхода ориентирующего датчика, поворачивает вал сервопривода и, следовательно, ориентирующий датчик до тех пор, пока его ориентация не станет оптимальной 2. 5 днако при перемещенни указанных магнитометров в высокие (приполярные) широты, где угол магнитного наклонения близок к 90°,резко возрастает скорость вращения сервопривода, потребная для сохранения оптимальной ориентации квантового датчика. Возрастание скорости вращения сервопривода приводит к частичному нарушению ориентации и возрастанию ориентационной погрешности магнитометра до недопустимой величины. Таким образом, работоспособность известных самоориентирующихся квантовых магнитсжетров в области высоких широт нарушается. Цепь изобретения - обеспечение работоспособности ориентируемых квантовых магнитометров на любых геом гнитных йшротах. Поставленная цель достигается тем, что в ориентируемый квантовый магнитометр, содержащий квантовый и компонентный датчики, разнесенные в пространстве и взаимосвязанные с помощью вала и тяги, поворотное устройство и шарнир, причем компонентный датчик связан шарниром с поворотным устройством, соединенным с Сервоприводом, введен переключаемый механизм пропорциональной передачи вращения сервопривода на вал и фиксатор компонентного датчика, фиксирующим положение этого датчика относительно вала и (или) тяги, причем шарнир выполнен разъемным. Кроме того, механизм пропорциональной передачи вращения сервопривода на вал выполнен в виде конического сектора размещенного на валу, и конической шестерни, размещенной на оси поворотного устройства.

На чертеже представлена кинематическая схема предлагаемого магнитометра.

Магнитометр содержит квантовый датчик 1, вал 2, тягу 3, компонентный датчик (ориентирующий) 4, разъеный шарнир 5, поворотное устройство 6, сервопривод 7, конический сектор) 8, коническую шестерню 9 и фиксатор 10 компонентного датчика.

Магнитометр работает следующим образом.

На средних и низких широтах под действием усиленного и преобразованного сигнала от компонентного датчика 4 сервопривод 7 вращает поворотное устройство 6 и вместе с ним коническую шестерню 9, разъемный шарнир 5 и компонентный датчик 4 по образующей конуса. Движение компонентного датчика с помощью вала 2 и тяги 3 коллинеарно передается на квантовый датчик 1. При этом фиксатор 10 компонентного датчика находится в выключенном положении. Конический сектор 8 также находится в выключенном положении относительно конической шестерни 9, т.е. этот сектор выведен из зацепления ,с шестерней благодаря тому, что он сдвинут по шлицам вала и застопорен

Связанное движение датчиков 1 и 4 продолжается до тех пор, пока оси не окажутся расположенными под заданным углом 45 к направлению вектора индукции внеш.него магнитног поля. При этом из-за наличия предусмотренного начального магнитного смещения вдоль оси компонентного датчика сигнал от последнего практически равен нулю, привод останавливается и движение датчиков прекращается. Таким образом осуществляетс непрерывная ориентация оси квантового датчика под оптимальным для квантового датчика углом относительно вектора индукции внешнего магнитного поля.

При работе на высоких широтах (свыше 65-70°) шарнир разъемный 5 сдвигают вверх до полного расцепления с поворотным устройством 6 и стопорят. Компонентный датчик 4 с помощью фиксатора стопорят под углом 90° относительно вала 2. Конический сектор 8 вводят в зацепление с конической шестерней 9, для чего этот сектор сдвигают по шлицам вала в сторону шестерни до зацепления с ней и стопорят. При этом работа магнитометра происходит сле(дующим образом.

Вращение конической шестерни 9 осуществляется так же, как на средних и низких широтах. Далее шecтepцf 9 вращает конический сектор 8, а последний - датчики 1 и 4 до установки их осей под углом 45 к направлению вектора индукции внешнего магнитного поля, после чего сервопривод останавливается, как и вэпредыдущем случае. Таким образом, на высоких широтах ось квантового датчика движется в вертикальной плоскости, а не по конусу. При этом резко снижается скорость вращения сервопривода, необходимая для непрерывной ориентации на высоких широтах, прекращаются срывы ориентации при углах магнитного наклонения, близких к 90.

Возможны варианты предлагаемого магнитометра не изменяющие его существа. Например, с целью снижения люфта кинематической передачи и упрощения конструкции конический сектор 8 и коническая шестерня 9 могут быть выполнены не с зубчатым, а с фрикционным зацеплением, в некоторых случаях такая конструкция может оказаться более удобной, если шлицевая посадка применяется к конической шестерне на оси поворотного уст)Ойства при фиксированной установке конического сектора на валу.

Формула изобретения

1. Ориентируемый квантовый магнитометр, содержащий квантовый и компонентный датчики, разнесенные в пространстве и взаимосвязанные с помощью вала и тяги, поворотное устройство и шарнир, причем компонентный датчик связан шарниром с поворотным устройством, соединенным с сервоприводом, отличающис я Тем, что, с целью обеспечения работоспособности на любой геомагнитной широте, он снабжен переключаемым механизмом пропорциональной передачи вращения сервопривода на вал и фиксатором компонентного датчика, фиксирующим положение этого датчика относительно вала и (или) тяги, причем шарнир выполнен разъем ным.