Магнитометр

Магнитометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

CC CP

Класс 21g, 30„ № 70922

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (.

П. А. Халилеев и В. И. Пономарев

Магнитометр

Заявлено 3 февраля 1947 года в Министерство геологии СССР за № 1211 (35303б)

Опубликовано 30 июня 1948 года

Известны магнитометры с индикатором в виде катушки, снабженной сердечником из материала с большой магнитной проницаемостью (например, из нескольких полосок пермаллоя) и включенной в одно из плеч моста, в два плеча которого включены выпрямители, обеспечивающие подмагничивание сердечника индикатора постоянной слагающей тока источника электрической энергии.

Согласно изобретению с целью выравнивания переменных потенциалов на концах обмотки индикатора и эквивалентного ему сопротивления эти концы соединены между собой конденсатором.

В отдельных случаях использования предлагаемого магнитометра индикатор с целью демпфирования его колебаний может быть подвешен в сосуде с маслом.

Магнитометр предназначается для измерения малых градиентов магнитного поля и главным образом той или иной составляющей (в зависимости от ориентации индикатора) земного магнитного поля. Показания стрелочного прибора магнитометра пропорциональны проекции внешнего магнитного поля на ось индикатора.

Чувствительность прибора нормально составляет 2у (т. е. 2. 10 — " эрстеда) на деление шкалы и в случае надобности может быть повышена.

Устойчивость показаний прибора определяется только стабильностью напряжения источников питания и постоянством температуры. Поэтому в лабораторных условиях при употреблении стабилизированных источников питания и неизменной температуре показания прибора вполне устойчивы и шкала его может быть проградуирована в абсолютных единицах.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого магнитометра, на фиг. 2— кривая зависимости тока в цепи индикатора от величины наложенного постоянного поля и на фиг. 3— график градиентов, снятых при помощи магнитометра, Действие индикатора магнитометра основано на нелинейности кривой намагничивания мягких магнитных материалов.

Индикатор И состоит из стержня, изготовленного из нескольких полосок пермаллоя или иного материала с большой магнитной проницаемостью, 149 № 70922 помещенного в катушку такой же длины, и включен в схему, изображенную на фиг. I.

Цепь, состоящая из последовательно включенных индикатора И, купроксного выпрямителя В„сопротивления Р и генератора Г, является основной цепью прибора. Генератор посылает в эту цепь переменный ток звуковой частоты (500 — 1500 гц). Сила тока зависит от .индуктивного сопротивления индикатора И, включенного в данном случае как дроссель.

При наложении на индикатор внешнего постоянного магнитного поля сердечник его подмагничивается и его проницаемость уменьшается, вследствие чего уменьшается индуктивное сопротивление индикатора и ток в этой цепи, а следовательно, и в сопротивлении Р увеличивается.

Зависимость тока, в цепи И вЂ” Я, от величины наложенного постоянного магнитного поля H изображена на фиг. 2. Путем подбора коэфициента подмагничивания стержня и элементов схемы удается получить линейную зависимость 1 = f(H) в нужном интервале (для геомагнитных разведок от H = 0,3 до-H -=

О,б5 эрстеда) с большой крутизной

А1 (е = — — 30 ма)эрстед).

Применением выпрямителя В, достигаются две цели:

1) в сопротивлении Я, течет постоянный ток (емкость C служит для сглаживания пульсаций), что позволяет применять в качестве регистрирующего прибора стрелочный микроамперметр А высокой чувствительности, 2) в оомотке индикатора присутствует постоянная составляющая тока, дающая подмагничивающее поле.

При правильном включении выпрямителя это подмагничивающее поле складывается с внешним магнитным полем и создает эффект положительной обратной связи. При увеличении внешнего магнитного поля ток в цепи возрастает, поэтому возрастает и подмагничивающее постоянное поле, что еще сильнее снижает йроницаемость сердечника и дает дополнительный прирост тока. Этот дополнительный йо прирост тока создает новое увеличение подмагничивающего поля и т, д.

При правильном выборе числа витков в обмотке ряд суммирующихся магнитных полей получается сходящимся, что дает весьма заметное увеличение чувствительности.

Емкость С, вместе с индуктивностью индикатора образует контур, благодаря которому устраняется действие на индикатор резко пульсирующего тока, текущего через выпрямитель В,. В этом контуре получаются колебания тока, хотя и не чисто синусоидальные, но во всяком случае, сглаженные; также сглаживается постоянная составляющая тока в обмотке индикатора.

Изменением емкости С, можно в широких пределах регулировать форму характеристики индикатора (фиг. 2).

Вторая половина схемы (R †Я,—

R ) служит только для получения компенсационного тока в компенсационном сопротивлении R,, Сопротивлением R этот ток регулируется так, чтобы I = I,; тогда микроамперметр А устанавливается на нуль, находящийся в середине шкалы.

После этого увеличения внешнего поля на индикаторе приводят к отклонениям микроамперметра в одну сторону, а уменьшения к отклонениям в другую сторону.

Отсутствие индикатора во втором плече схемы делает последнюю несимметричной, что приводит к нарушениям равенства I, = I, при изменении напряжения питания. Эти

«расстройки» значительно уменьшаются при включении конденсатора С, частично выравнивающего переменные потенциалы на концах обоих плеч схемы.

Аналогичное действие оказывают конденсаторы С,.

Предлагаемый магнитометр может быть использован для разрешения одной из актуальных и трудных задач геомагнитной разведки — измерения вертикальных градиентов вертикальной составляющей.

Для этой цели индикатор подвешивается на короткой нити внутри сосуда с маслом, в результате чего № 70922

Фиг. 2

Фиг. 1

Фиг. 3 он без колебаний устанавливается IIO вертикали. Сосуд с индикатором может перемещаться внутри деревян ного трубчатого штатива по высоте на 3 м. Регистрирующий прибор .устанавливается на нуль при нижнем положении индикатора, после чего последний вздергивается вверх с помощью провода и блока и производится отсчет по прибору, При отсутствии рудных тел стрелка измерительного прибора не отклоняется, или ее отклонения очень малы. При наличии рудных тел имеют место резкие аномалии градиентов (фиг. 3).

Предмет изобретения

1. Магнитометр с индикатором в виде катушки с сердечником из маФтв. редактор М. М. Акишин териала с большой магнитной проницаемостью, включенной в одно из плеч моста, в два плеча которого включены выпрямители, обеспечивающие подмагничивание сердечника индикатора постоянной слагающей тока, даваемого источником, о т л и ч а юшийся тем, что с целью выравнивания переменных потенциалов на концах обмотки индикатора и эквивалентного ему сопротивления указанные концы соединены конденсатором.

2. Магнитометр по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что с целью демпфирования колебаний индикатора последний повешен в сосуде с маслом.

Редактор В. Н. Чистов

151