Магнитный вариометр

Магнитный вариометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

С,ССР

Класс 42 с, 43

¹ 60047

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТЕУ

Зарегистрировано в Отделе изобретении Госплана при C ÐÊ СССР

Д. C. Ми кон.

Магнитный вариометр.

Заявлено 7 декабря 1938 года в ВКГ за № 23399.

Опубликовано 31 мая 1941 года.

Наиболее распространенными инструментами для магнитных измерений повышенной точности в настоящее время являются магнитные теодолиты, индукционные и стрелочные инклинометры и вариометры типа весов Шмидта. Первые, хотя и достаточно надежны по точности, но обычно очень сложны, некомпактны и требуют длительного времени для наблюдения.

Основным недостатком других приборов, например, магнитных вариомет„ов типа весов Шмидта, является то, что измерения Z и Й производятся отдельными приборами, а магнитное склонение совсем не измеряется. Прочие известные приборы имеют также различные технические недостатки, препятствующие их распространению. Так, например, весы

Гаалка, хотя достаточно точны и позволяют определять все элементы магнитного поля, но недостатком их все же является наличие сильного компенсирующего магнита.

Предлагаемый вариометр в принципиальном отношении аналогичен широко распространенным вариометрам типа весов Шмидта с качающимися на призме магнитными стрелками. В отличие от последнего в нем верт икальная ось кубика с призмами, с целью определения как вертикальной Z и горизонтальной Н составляющих земного магнетизма, так и склонения D повернута относительно магнитной оси стрелок на угол 45, и вместо одного зеркала на кубике системы располагаются два зеркала, из которых одно служит для наблюдений шкалы при определении 2 и D, а второе — при определении Н.

На чертеже фиг. 1 показывает общий вид прибора в вертикальном разрезе; фиг. 2 в боковой вид домика прибора; фиг. 3 — магнитную систему; фиг. 4 — боковую крышку домика прибора со стеклянным окошком, Помимо вышеуказанного отличия от существующих вариометров, к прибору добавляется геодезическая труба и вертикальный круг, а точность горизонтального круга увеличена до 1 минуты.

При наличии всех этих изменений прибором можно определять.

Z, = К, +К, tg ю, + Нtgi sin асс .

-rpe К, и К, — постоянные прибора, io — угол наклонения стрелки к горизонту.

После поворота прибора на 180 равновесие будет

4о = К + К 1ь | — + tg i, st Л я. (2) Взяв полусумму уравнений (1) и (2) и пренебрегая разностями малых вторых членов, получим

К I К (tg o+tg4

О 1 2 (3) вертикальную и горизонтальную составляющие магнитного поля и магнитное склонение. Им можно также пользоваться для геодезических и наиболее простых астрономических наблюдений, т. e., вообще говоря, им можно заменить четыре прибора.

Магнитная система прибора (фиг. 3) состоит из двух магнитных стрелок 1, скрепленных с кубиком 2 таким образом, что вертикальная ось последнего составляет угол в 45 с направлением стрелок или, что то же самое, стрелки повернуты на 45 относительно горизонта.

Вся система опирается на опоры призмами 3.

На кубике укреплены два зеркала-отражателя: зеркало 4 для наблюдений в азимуте, т. е. при измерениях Z и D, и зеркало б для наблюдений в плоскости магнитного меридиана, т. е. при измерении Н.

Для регулирования положения центра тяжести предусмотрены грузики б

На фиг. 1 показан весь прибор, установленный на штативе. Перед установкой вращающийся диск b штатива ориентируется с помощью накладной буссоли по желаемому азимуту и закрепляется. Прибор подъемными винтами 7 устанавливается в гнезда диска 8.

С горизонтальным кругом 9 прибора жестко связан лимб 10, на котором вращается его алидада П.

С ней скреплен домик 12 (фиг. 2), с которым, в свою очередь, скреплен несущий опоры 1б для призм 3 вертикальный круг 13, алидада 14 которого скреплена со зрительной трубой 15.

В домике расположены термометры 17 (фиг. 1), для наблюдения которых в боковой крышке 18 домика (фиг. 4) предусмотреча зеркальная дверца 19. Кроме того на этой же крышке помещается головка 20 арретира.

Перед работой в том или другом районе равновесие системы и положения зеркал устанавливаются для нормальных напряжений. Для компенсации больших аномалий, когда отражение шкалы будет выходить из поля зрения трубы, необходимо применять обычные компенсирующие магни. ты, вставляемые в становой винт 21 с шипом вместо винтовой нарезки, снабженный для этого выдвигающимся хвостовиком, Измерение вертикальной составляющей магнитного поля производится при помощи такого прибора следующим образом.

Наблюдая на опорном базисном пункте при качании плоскости системы в азимуте 90 — Ья, где Лх— погрешность ориентировки прибора буссолью величиною 0,5 — 1, будем иметь следующие условия равновесия:

Аналогичные наблюдения на определенном пункте дадут соответственно следующие условия равновесия

Z =- К, + К, tg 1+ Н tg i sitt Лх .

2=К, +К..tgi — Htgi sitt Лх .. (1а) - - (1а) Взяв разность уравнений (За) и (3), получим искомое значение

d, Z Z Z,. r (tg i+ tgi ) (tg iP+ tg i) )

0 с 2 пли, переходя к отсчетам по шкале:

4Z=Ep (n — np) (4) где и и и, — среднее из отсчетов на измеряемом и опорном пункте, а Е, — цена деления шкалы для вертикального напряжения.

Для измерения склонения берем разность уравнений (1а) и (За) и находим:

1 (п1 n2) 1

Htgi " 2 НЯ д Г

Поэтому можно заключить, что точность определения отклонения будет порядка 1 .

Изменение Н в формуле (5) при определении Ья можно учитывать лишь приближенно хотя бы с точностью до 1%, т. е. 100 — 150 гамм, так как Ьа при этом точно так же определится с точно тью 1,:;.

При Ь, равном, например, 2О (точность ориентировки по буссоли) это дает ошибку в определении отклонения всего лишь 0,3 .

Измерение горизонтальной составляющей производится следующим образом.

При наблюдении прибором на опорном и определяемом пунктев плоскости меридиана, т. е при а = О, условия равновесия соответ ственно будут

Пользуясь этим соотношением, можно определить положение плоскости качания системы относительно магнитного меридиана, а при наличии на приборе горизонтального круга и зрительной трубы легко найти и магнитное склонение по формуле:

Н= А — В+ С вЂ” 90 — Ьх где А — истинный азимут миры,  — отсчет по горизонтальному кругу при наводке на миру, С— отсчет по горизонтальному кругу при наблюдении в азимуте 90 + Ь .

Составляющая Hsin bx в форму.ле (1а) при H= 15000 — 17000 гамм и при Ьа = 1 будет около

4 — 5 гамм, т. е. будет давать в приборе заметное отклонение.

Hp — Zpctg i 0 К1 ctg ip К2

H = Z ctgi — К, Ctg t — К.,7) Взяв разность уравнений (7) и (6), найдем Л Н

> H = H — Hp —— (Zp — К,) (ctgi — сфю,)+ Zctgi. (9)Заменяя разность котангенсов углов отсчетами по шкале и значение Л Z выражением (4), окончательно получим

4 H= E1 (m — т,)+Е, (и — np) ctg i с0047 где m и т, — отсчеты по шкале в плоскости магнитного меридиана на пункте наблюдения и на опорной точке, взятые в обратном направлении шкалы, так как ctg i с увеличением угла уменьшается;

Е, — цена деления шкалы для горизонтальных напряжений, зависящая от величины Z и К,.

Так как i при работе может изменяться только в пределах видимости шкалы, т. е. не более, чем на 1 — 1,5, то около 45" изменение ctg будет достигать 4 — 5%.

Поэтому второй член в формулах (8) и (9) и все значение ЬН будет зависеть еще от наклонения стрелки, т. е. от величины отсчета на точке наблюдения в плоскости магнитного меридиана. Это изменение может доходить до 4 — 5% от 4Z и опытным путем при градуировке прибора легко может быть установлено.

Для характеристики прибора еще необходимо осветить работу агатовых призм, на которых вращается магнитная система, Условие равновесия магнитной системы при ориентировке в азимуте 90 и при 0 будут отличаться действием горизонтальной составляющей Н, При чувствительности прибора в 40 гамм на одно деление шкалы, т. е. около 1б гамм на каждую минуту наклонения стрелки, действие всей составляющей Н, имеющей для наших широт значения 12000 †2C0 гамм... будет создавать дополнительное наклонение стрелки на 13 — 21 . У весов

Шмидта ребра призм подшлифованы примерно под углом около 120, т. е. свободный — рабочий ход системы будет 180 — 120 = 60 .

Следовательно, при соответствующей установке такая призма должна работать хорошо. Кроме того, для увеличения рабочего хода стрелки подшлифовку призм можно сделать под 90 .

Таким образом, этим прибором с обычной, точностью для весов

Шмидта можно будет определять Z и Н и с точностью до 1 определить склонение. Для этого необходимо лишь сделать наблюдения в плоскости магнитного меридиана и в плоскости, перпендикулярной к нему, и взять отсчеты по горизонтальному кругу до и после наводки на миру.

Предмет изобретения.

1. Магнитный вариометр с применением качающихся на призме магнитных стрелок, о т л и ч а ющийся тем, что, с целью определения как вертикальной 2 и горизонтальной Н составляющей земного магнитного поля, так и склонения D, вертикальная ось кубика 2 с призмами 3 повернута относительно магнитной оси стрелок 1 на угол в 45 .

2. В магнитном вариометре по и. 1 применение двух зеркал 4, 5, из которых одно служит для наблюдений шкалы при определении D и Z, а второе — при определении Н, И авторскому свидетельству N 6ОО47 фИГ. (Отв. редактор П. В. Никитин

Тип. «Сои. печ.». М 59157 Зак. ¹ 4226 — 453 аГоепланиздат

Цена 35 котт.