Магнитометр Советский патент 1982 года по МПК G01V3/40 

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано АЛЯ относительных измерений компонент земного магнитного поля, а также для регистрации вариаций компонент земного магнитного поля с целью поиска магнитных предвестников землетрясений.

Известен кварцевый магнитометр, содержащий кварцевую магниточувствительную систему и отсчетное устройство в форме круга, связанное с поворотным магнитом плавной компенсации. Большая часть вертикальной составлякадеймагнитного поля компенсируется закручиванием кварцевой нити. Угол, отсчитываемый по кругу отсчетного устройства, служит мерой приращения вертикальной составляющей 1.

Недостатком указанного магнитометра является значительный дрейф нуль-пункта, который возникает в результате закручивания кварцевой нити и ударных нагрузок магнито-; чувствительной системы о демпфер.; О1-счетное устройство не обеспечиваетвысокой точности измерения, а диапазон измерения сравнительно мал.

I Известен также магнитометр, содержащий кварцевую магниточувствительную систему и отсчетное устройство, выполненное в форме круга с делениями, связанного с компенсационным, поворотным магнитом f2.J.

Недостатком этого магнитометра является низкая точность, малый диапазон измерения и дрейф нуль-пункта магниточувствительной системы.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является магнитометр, содержащий кварцевую магниточувствительную систему, состоящую из кварцевой монтажной рамки, закрепленную на ней с помощью нитей подвеса постоянного магнита и зеркала, а также фотоэлектрический преобразователь, осветитель, оптически связанный через зеркало с входам фотоэлектрического преобразователя, выход которого подключен к регистратору, отсчетное устройство и корпус I3J.

Недостатками такого магнитометра являются низкая точность и малый диапазон измерений. Низкая точность измерений связана с необходимостью этапонировки и дрейфом нуля нульпункта магнитометра.

Цель изобретения - повышение точности и диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитометр, содержащий кварцевую агниточувствительную систему, состоящую из кварцевой монтажной рамки, закрепленный на ней с помощью нитей подвеса постоянного магнита и зеркала, фотоэлектрический преобразователь, осветитель, оптически связанный через зеркало с входом фотоэлектрического преобразователя, выход которого подключен к регистратору, отсчотное устройство и корпус, в магниточувствительную систему дополнительно введены две кварцевые пружины, .кварцевые рычаг и стержень, причем кварцевый стержень. закреплен серединой на одной из ните подвеса и расположен перпендикулярно к ней, кварцевый рычаг.жестко соединен одним из концов с кварцевой монтажной рамкой, первая кварцевая пружина расположена кварцевым рычагом и одним из концов кварцевого стержня, между вторым концом которого и отсчетным устройством расположена вторая кварцевая пружина.

На чертеже представлена схема магнитометра.

Магнитометр содержит кварцевую монтажную рамку 1, жестко связанную с Корпусом (не показан), на кварцевых нитях 2 и 3 подвеса закреплен симметрично относительно нитей подвеса постоянный магнит 4 с зеркалом 5, две кварцевые пружины 6 и 7, кварцевый рычаг 8 и стержень 9, осветитель 10, фотоэлектрический преобразователь 11, регистратор 12 и отсчетнее устройство 13. При этом первая кварцевая пружина 6 расположена между кварцевым рычагом 8 и одним из коцов кварцевого стержня 9, середина которого закреплена на кварцевой нити 3 подвеса, а вторая кварцевая пружина 7 расположена между вторым концом кварцевого стержня 9 и отсчетным устройством 13. Упругие моме ты кварцевых пружин равны и противоположно направлены, что позволяет взаимно компенсировать дрейф кульпункта магнитометра. Кварцевые ны Б и 7 выполняют также роль демифт.; рующего устройства, поэтому глагинтометр не требует специального де.мпфирующего устройства для постоянного магнита 4.

Пpeдлaгae ий магнитометр мо.жат

применяться для относительных измерений как вертикальной, так и горизонтальных компонент магнитного поля Земли, Для измерения вертикальной компоненты нити подвеса расположены горизонтально, а для измерения гори-эонтальных составляющих - вертнка.лъно.

Принцип действия магнитометра след ющий.

При изменении значения измеряемой компоненты магнитного поля магнит 4 с зеркалом 5 отклоняется на некоторы угол, пропорциональный изменению магнитного поля. При этом световой поток осветителя 10, отраженный от зеркала 5 и сфокусированный на входе фотоэлектрического преобразователя 1 смещается по его поверхности, в результате чего в в)xoднoй цепи изменяется величина разностного электрического тока. Подключенный к выходу фотоэлектрического преобразователя 11 регистратор 12 записывает это изменение тока , которое пропорционально изменению измеряемого магнитного поля.

Эталонирование магнитометра осуществляется следующим образом.

Магнитометр размещают в магнитной эталонной установке, подключаьтт к регистратору 12 и вращением мирсромётрического винта отсчетного уст-ройства 13, связанного с кварцевой пружиной 7, выводят индикг.тор регистратора .-в кулевое положение. При атом берется отсчет на устрсйстве 13-S и значение компоненты магнитного поля эталонной установки . Затем .изменяется значение компоненты магнитного поля зтс лонной утановки до г, . При этом гн г 4 с

-i зеркалом 5 отклоняется от

положения на угол, пропорд;и 3 ме нен ию к омп о к Р i-; т- .-т г; : а следовательно, ,-i ки. ; ратора отклоняс:,:-i ,т .левого) положйт пя ,

метрического ВЯПте

13 спсРг: г;рИ1 дя i.-; оратора .:: кулезое :4i.ivi .берется г/гсчет на .Отсюда определяет

- -PL

устройства Од

; г--е т ри ч е с к о го

13 в

iVK

ra v-fMriX из ,::рг З ГЬ№Р, i 1 T-i

b -Sau

делен

Многократно определяется цен-л ,i.-. .ь-НИН С для раз.пкчных значений дт ::йнводится средняя цена деления от счетного устройства в ra.vMax,

Мг-гнитометр может прим-еняться для о-гьосительных измерение роь;по HSHT магнитного поля Земли, Раз-ос-: значений измеряемо ; комггонекгсз на двук точках опредзлирсл ра фаярния

СдЗ- Ы

Магнитометр может также по.: :-;n:ii: ся и для регистрации ззриацир псмлонакт Магнитного пс.г:я v. -:-/;-... точгсе с ца.:ью поиска :-: П:)г2 /зестнйкоа ; эилетрясений ,

При Maci.;iTEu записи ...- . :Р ется следуюганм образомс Берется отсчет - S по микрометру отсчетного устройства 13. Этому отсчету соответствует ордината кривой вариаций компоненты - У.у на регистраторе 12. Вращением микрометрического винта задается сдвиг записи вариаций на регистраторе 12 до У. При этом отсчет по микрометру отсчет ного устройства 13,будет - S-j . Масштаб записи определяется из выражения {S,,)C д9 )( -. - гамм N, -- AV мм Для повьшения точности определения масштаба записи необходимо исклю чить линейные изменения компоненты магнитного поля в процессе определения мас1итаба. С этой целью задают сдвиг записи на регистраторе в противоположную сторону и берут отсчеты -S} и -Vj. Совместная обработка двух сдвигов исключает линейные изменения компоненты магнитного поля яа время определения масштаба. luS 1, 2 амм 5;uV) 1,2 мм Эти исследования показывают, что диапазон измерения может быть расширен до 0-70 тыс. гамм при точности отсчета tl гзлгм, что, по крайней мере, на орядок выше точности известных мгггнитометров для относител ных измерений магнитного поля Земли при том же диапазоне измерений. Предлагаемый магнитомет:: можно использовать в геофизической развед ке с целью поиска и разведки полезны ископаемых, а также на геодинамичес ких полигонах с целью поиска магнит ных предвестников землетрясений. Формула изобретения Магнитометр, содержащий кварцевую магниточувствительную систему, состоящую из кварцевой монтажной рамки, закрепленных на ней с помощью нитей подвеса постоянного магнита и зеркала, фотоэлектрический преобразователь, осветитель, оптически связанный через зеркало с входом фотоэлектрического преобразователя, выход которого подключен к регистратору, отсчетное устройотво и корпус, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и диапазона измерений, в магниточувствительную систему дополнительно введены две кварцевые пружины, кварцевые рычаг и стержень, причем кварцевый стержень закреплен серединой на одной из нитей подвеса и расположен перпендикулярно к ней, кварцевый рычаГ жестко соединен одним из концов с кварцевой монтажной рамкой, первая кварцевая пружина расположена между кварцевым рычагом и одним из концов кварцевого стержня, между вторым концом которого и отсчё ным устройством расположена вторая кварцевая пружина. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Яновский Б.М. Земной магнетизм. Л., ЛГУ, 1963, т.2, с.332. 2.Бобров В.Н. Кварцевый 2-магнитометр. Геомагнетизм и аэрономия. 1968, т.8, 6, с.1094. 3.Канониди Х.Д. и Бобров В.Н. Дистанционный магнитометр с видимой записью системы .Геомагнетизм и аэрономия. 1965, т.5, № 6, с.1132 (прототип).

13