Прибор для измерения градиента составляющих магнитного земного поля

Прибор для измерения градиента составляющих магнитного земного поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Мо 4091

Класс 42 с, 33

ПАТЕНТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ прибора для измерения градиента составляющих магнитного земного поля.

К патенту Б. П. Вейнберга, В. Б. Вейнберга и К. Б. Вейнберга, заявленному 9 марта 1926 года, (заяв. свид. № 7115).

0 выдаче патента опубликовано 30 ноября 1927 года. Действие патента распространяется на 15 лет от 30 ноября 1927 года.

Предлагаемый прибор предна- наблюдениях в том направлении, значается для измерения градиентов в каком желают узнать градиент элементов земного магнетизма (скло- той или другой составляющей нанения, наклонения и горизонталь- пряжения поля. ной составляющей или же соста- Концы обмоток катушек А, А,, вляющих напряжения по любым 1 дающих при вращении переменные трем взаимно перпендикулярным индукционные токи, неспрямленные направлениям), имея в виду, что или спрямленные (и притом в слуградиенты являются более чувстви-, чае надобности сделанные прерывтельными признаками для выясне- чатыми), соединяются так, чтобы ния положения залежи при reo- на включенный в их цепь измеримагнитных разведках, чем самые тельный прибор действовала разэлементы. ность этих токов, зависящая от разСхематически изображенный на ности соответствующих составляючертеже прибор представляет собой щих среднего напряжения поля две одинаковых катушки А, А„ко-, в пространстве, захватываемом одторые приводятся во вращение с ной катушкой при ее вращении, одинаковой угловой скоростью в и в пространстве, захватываемом одну и ту же или в различные сто- другой катушкой. роны посредством зубчатых или Эта разность полей в местах иных передач вокруг параллельных вращения обеих катушек или измеосей и центры которых находятся ряется посредством вызываемого ею на равных расстояниях от середины тока, например, чувствительным

О прибора. Линия, которая соеди- гальванометром B случае спрямленняет центры катушек и которая ного тока или струнным гальванов дальнейшем будет называться, метром в случае неспрямленного, осью прибора, располагается при или же компенсируется посредством небольшой катушки с током, помещающейся посредине между вращаемыми катушками, или небольшого магнита Л4, помещенного там же. Ток в катушке изменяется или магнит М поворачивается так, чтобы поле, создаваемое таким компенсатором, вызывало практическое равенство полей на местах вращения обеих катушек и, тем самым приводило к нулю показание включенного в их цепь измерительного прибора. Если применять неспрямленный переменный ток или спрямленный, но сделанный прерывчатым, то весьма удобным прибором является телефон, не требующий никакой установки, затруднительной в полевых условиях, и позволяющий произвольно увеличивать чувствительность путем применения тех или иных усилителей.

Прибор помещается на особую подставку, устраиваемую так, чтобы его ось можно было ориентировать по одному из трех взаимно перпендикулярных направлений. Для упрощения интерпретации результатов наблюдений одно из этих направлений — О на чертеже должно быть вертикальным, а одно из горизонтальных желательно делать мало отличным от магнитного меридиана. Прибор можно также поворачивать на 90 вокруг его оси, располагая в двух взаимно-перпендикулярных положениях так, чтобы плоскость осей катушек или плоскость щеток располагалась nooseредно в плоскостях О„и О., Кроме того, в каждом из этих положений можно производить по два наблюдения, поворачивая прибор на 180 вокруг оси, проходящей через середину прибора и перпендикулярной к его оси, исключая таким образом влияние возможного различия обеих катушек, Прибор допускает четыре варианта:

R. Коммутатор каждой катушки— разрезной, т.-е. состоит из двух металлических полуколец с двумя небольшими изолирующими прокладками:

1) к коммутатору прилегают две пары щеток, плоскости которых, будучи параллельными оси катушки, будут расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях;

2) и 3) к коммутатору прилегает одна пара щеток, плоскость которых будет параллельна оси катушки и параллельна или перпендикулярна оси прибора и будет располагаться поочередно в одной из двух взаимно-перпедикулярных плоскостях.

В. Коммутатор каждой катушки сплошной, т.-е. состоит из двух металлических колец, соединенных с концами катушки.

Если назовем составляющие напряжения земного поля по направлениям координатных осей О, О, и

О. через х, у и z, то из 9 rpadx а х dx dy dy dy dz диентов —, —, —, —, —, dx dy dz dx dy dz dx

dz dz ф1 dz —, — независимыми будут 5, так

dx dy dy dz как градиенты — и —, — u „—

dy dx rfz "dy

dz dx а х dz — и — соответственно равны между собою и, кроме того, по теореме

dx dy

Лапласа сумма градиентов вЂ, — и

dx dy

dz

dz — равна нулю.

Из четырех указанных вариантов дают возможность определить не менее 5 градиентов только варианты

Б и А,. При первом варианте при совмещении оси прибора с осью О

d Vx +z определяется градиент „, а при повороте прибора вокруг его Vх + я оси на 90 — градиент —; при совмещении оси прибора с осью О,— градиенты

d Vy +z- d VV l —, x -

dy dy а при совмещении с осью О—

d 1/д + . $ z2 + y и

Ия dz.

При втором варианте в соответственных случаях определяются граdx dy dx dz dy Cz dy диенты — — и —, —; —, — и

Ck аЪ dx dx dy dy ydy

Нх dz dx dz dy

dóy dz dz dz dz

Заменяя небольшой магнит М большим и включая в цепь измерительного прибора лишь одну катушку, можно таким же компенсационным методом определять на том

Н л же приборе отношения — и —, где

H — горизонтальная составляющая, равная gx +y, а М вЂ” магнитный момент магнита, который (или, точнее, произведение которого на Н) можно найти из наблюдений над качаниями того же магнита. Такое .добавление позволяет применять предлагаемый прибор также в качестве магнетометра и инклинатора.

Предмет патента.

1. Прибор для измерения гра,диента составляющих магнитного земного поля, характеризующийся применением двух тождественных катушек А и А„, приводимых во вращение с одинаковой угловой скоростью вокруг двух параллельных осей, укрепленных в общей, поворотной во всех направлениях раме, обмотки каковых катушек через соответствующие кольца или коллекторы соединены с внешней цепью так, чтобы в измерительный прибор поступала для измерения разность возбуждаемых в обеих катушках токов, зависяшая от различия соответствующей составляющей магнитного поля в местах вращения каждой из этих катушек.

2. При охарактеризованном в и. 1 приборе, с целью возможности пользования нулевым методом измерения, применение или небольшой катушки, с изменяемой силой проходящего по ней тока, или поворотного небольшого магнита, помещаемых посредине между вращаемыми катушками А и А, и предназначаемых для компенсации разности полей в местах вращения обеих катушек.

3. При охарактеризованном в п.п. 1 и 2 приборе применение, вместо катушки или небольшого магнита, расположенных посредине между вращаемыми катушками А и А,, большого магнита с целью компенсации поля в месте вращения одной из катушек и получения возможности измерять соответствующие составляющие магнитного поля. типо-нитографин «Красный Печатнин», Ленинград, Международный, 75.