Измеритель магнитного поля

Измеритель магнитного поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советск ми

Соцмаамстмческни

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

,789932 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 1 5.08.7 8 (2 )2655285/18-21 (5 I ) М. Кл.

G 01 % 33/02 с присоелинением заявки ¹ зес7Аарстееииый KoMNtcT

СССР (23) Приоритет ао делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.12.80, Бюл.четень ¹ 47

Дата опубликования описания 30. 12.80 (53) УДК621.317..44(088.8) Ю. В. Аладинский, Л. 3. Бобровников, Л. И. Орлов, B. А. Попов и В. В. Сушкевич (72) Авторы изобретения

Московский ордена Трудового Красного Знамени геологоразведочный институт им. Срджоникидзе (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к амплитуднофазовым измерениям переменных магнитных полей инфраниэких частот и может быть использовано при проведении гео.электроразведочных исследований искусственно возбуждаемых в земле переменных магнитных полей.

Известны устройства для амплитуднофазовых измерений магнитного поля, содержащие последовательно соединенные ферроэондовый магнитометр, избирательный усилитель, регистратор, синхронный детектор и канал передачи опорного сигнала (1 1.

Недостатком этого устройства является то, что для проведения фазовых измерений оно требует применения канала передачи опорного сигнала - проводной линии связи, радиоканала и т.д. В то же время при проведении геоэлектрораэведочных исследований, когда возбудитель поля и приемное устройство могут нахо1 диться на расстояниях в несколько километров, проводная линия связи использоваться не может, а применение радиоканала, например в горах, часто не обеспечивает надежной передачи опорного сигнала при ограниченной мощности передатчика. Кроме того, методика проведения геоэлектроразведочнь х исследований требует применения двухчастотных измерений. В этом случае при обработке результатов измерений Происходит потеря точности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является известный двухчастотный ферроэондовый амплитудно-фазовый измеритель магнитного поля, содержаIS щий последовательно соединенные феррозондовый магнитометр, двухчастотный избирательный усилитель и регистратор.

Этот измеритель позволяет измерять с помощью регистратора амплитуды сигналов магнитного поля двух частот, а также относительный фазовый сдвиг между сигналами двух частот непосредственно без передачи опорных сигналов, 9932 ф

3 78 так как в земле возбуждается магнитное поле сразу двух частот, из принимаемых сигналов выделяются с помощью избирательного усилителя два сигнала разных частот, а затем измеряется относительный фазовый сдвиг между ними f2).

Недостатком этого устройства являетст невысокая точность измерений, обусловленная .тем, что из-за необходимости создания одновременно двухчастотного поля в земле энергия полезных сигналов перераспределяется между двумя сигналами, а поэтому соотношение полезный сигнал-шум на выходе. ферроэондового магнитометра оказывается низким. Кроче того, существенную погрешность в этом измерителе вызывают нестабильность собственных фазовых сдвигов в ферроэондовом магнитометре и двухчастотном избирательном усилителе.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Для достижения этой цели в измеритель, содержащий последовательно соединенные ферроэондовый магнитометр, двухчастотный избирательный усилитель и регистрирующий прибор, введены задающий генератор, последовательно соединенных делителей частоты и управляемых ключей, последовательно соединенные переключатель частоты, блок. регу.— лировки сигналов и вспомогательная. об— мотка, причем выход задающего генератора соединен со входом первого делителя частоты, два входа каждого из управляемых ключей соединены с двумя выходами предыдущего делителя частоты, а выход каждого управляемого ключа соединен со входом последующего делителя частоты, два входа переключателя частоты соединен со входом и выходом последнего делителя частоты, а вспомогательная обмотка размещена на феррозондовом магнитометре.

На чертеже изображена структурная электрическая схема устройства.

Измеритель магнитного поля содержит последовательно соединенные феррозондовый магнитометр 1, двухчастотный избирательный усилитель 2, регистирующий прибор 3, а также последовательно соединенные задающий генератор 4, набор делителей 5 частоты и управляемых.ключей 6, переключатель7 частот, блок 8 регулировки сигналов и вспомогательную обмотку

9., причем выход задающего генератора 4 соединен со входом первого делителя 5 частоты, два входа каждого иэ управляемых ключей 6 соединеныс двумя выхо-, 5

S$ дами предыдущего делителя 5 частоты, а выход каждого управляемого ключа 6 соединен со входом последующего делителя 5 частоты, два входа переключателя

7 частот соединен со входом и выходом последнего делителя 5 частоты, а вспо- могательная обмотка 9 намотана наферроэондовом магнитометре 1.

Двухчастотный феррозондовый амплитудно-фазовый измеритель магнитного поля работает следующим образом.

С помощью генератора токов двух частот, нагруженного на возбудитель магнитного поля (не показан), в земле возбуждают магнитное поле поочередно по заданной программе током первой и второй частоты. В точках измерений с помощью феррозондового магнитометра

2 измеряемое магнитное поле преобразуется в:электический сигнал, подаваемый на вход двухчастотного избирательного усилителя 2. Избирательный усилитель 2 выполняют преимущественно по схеме одноканального перестраиваемого усилителя, настроенного на дискретные частоты в диапазоне 0,1-10 Гц, хотя в принципе этот усилитель может быть и параллельным двухканальным. Сигнал с выхода усилителя 2 поступает на регистрирующий прибор 3, собранный в простейшем случае по схеме амплитудного вольтметра с индикацией по стрелочному прибору или на цифровом табло.

Одновременно с сигналом иэ земли на феррозондовый магнитометр поступает сигнал той же частоты со вспомогательной обмотки 9, намотанной, на феррозонде магнитометра 1. Этот сигнал формируется с помощью задающего генератора

4, соединенного с набором делителей частоты 5 и управляемых ключей 6, Задающий генератор 4 выполнен по схеме с кварцевой стабилизацией частоты, причем частота кварцевого резонатора (1-10 МГц) в задающем генераторе 4 выбирается сторого такой же, как и в кварцевом резонаторе генератора возбуждающего поля.

Сигнал высокой частоты с выхода задающего генератора 4 поступает на вход первого делителя 5 частоты. Число делителей 5 частоты и коэффициенты их деления выбирают таким образом, чтобы на входе и выходе последнего делителя 5 частоты получить сигналы первой и второй частоты — тех же частот, которые вьграбатывает возбудитель магнитного поля, В TQT промежуток времени, когда на входе магнитометра 1 действует измеря789932 емый сигнал первой частоты, с делителя

5 частоты с помощью переключателя 7 частот также снимают сигнал первой частоты. Этот сигнал через блок 8 регулировки сигнала поступает на вспомога. тельную обмотку 8, возбуждая в феррозонде вспомогательное поле первой частоты. Сигналы основного и вспомогательного магнитного поля складываются на выходе ферроэондового магнитомера 1, но так как их фазы произвольны, то сум— марный сигнал представляет собой биение двух колебаний. Для устранения биений с помошью управляемых ключей 6 дискретно изменяют фазу выходных сиг- д налов делителей 5 частоты до тех пор, пока фаза сигнала на выходе переключателя 7 . частот не станет равной 180.

О по сравнению с фазой измеряемого сигнала первой частоты. Одновременно с помощью блока регулировки сигналов 8 регулируют амплитуду вспомогательного cHI— нала, подаваемого во вспомогательную обмотку 9. В том случае, когда амплитуда вспомогательного сигнала равна амплитуде измеряемого сигнала, а их а фазы отличаются на 180, амплитуда суммарного сигнала равна нулю, т.е. показания регулирующего прибора 3 ста— новятся нулевыми. Ключи 6 могут управляться как вручную, так и автоматически. При автоматическом управлении управляющие входы ключей 6 соединены с выходок регистратора 3 через последовательно соединенные управляющее устрой35 ство и блок слределения минимума сигнала (не показаны). В этом случае вначале устанавливается фазовый сдвиг в

180 (по минимуму показаний прибора 3), О а затем блоком 8 регулировки амплитуда суммарного сигнала доводится до нулевых значений (вручную или автоматически).

После этого частота возбуждающего тока изменяется, изменяется также частота настройки двухчастотного избирательного усилителя 2 и частота вспомогательного сигнала на выходе переключателя 7 (переключатель 7 устанавли — у вается во второе, по сравнению с предыдушим, положение). Если, к примеру, вначале переключателем 7 частот к блоку 8 регулировки сигналов был подключен выход последнего делителя 5 частоты, то во втором положении будет подключен вход последнего делителя 5 частоты. 11оэтому временной сдвиг вспомогательного сигнала второй частоты относительно вспомогательного сигнала первой частоты будет равен нулю.

Если амплитуда и фаза принимаемого из земли сигнала второй частоты равна . амплитуде и фазе принимаемого из земли сигнала первой частоты, то амнлигуда суммарного сигнала на выходе феррозондового магнитометра 1 равна нулю (нулевые показания регистратора); если амплитуды их равны, а фазы различны, то показания регистрирующего прибора 3 соответствуют временному сдвигу между принимаемыми из земли сигналами первой и второй частоты, если различны и амплитуды и фазы этих сигналов, то вначале блоком 8 регулировки сигналов добиваются минимальных показаний регистратора, затем эти минимальные показания регистрируются и служат мерой временного сдвига принимаемого из земли сигнала второй частоты относительно вспомогательного сигнала второй частоты, т.е. в конечном итоге относительно принимаемого из земли сигнала первой час- тоты. Амплитуда первого сигнала и приращение амплитуды второго сигнала относительно первого определяется по показаниям органов „8 регулировки сигналов.

Так как время, затрачиваемое на проведение измерений на второй частоте, обычно не превышает 0,5-1 мин., то уход частоты и фазы принимаемого из земли сигнала второй частоты относительно сформированного вспомогательного сигнала второй частоты за столь короткий промежуток времени ничтожно. При проведении измерений на следующей точке вновь сначала устанавливают фазовый сдвиг первого всопмогательного сигнала равным 180О относительно принимаемого иэ земли сигнала первой частоты, затем формирует вспомогательный сигнал второй частоты, временной сдвиг которого относительно вспомогательного сигнала первой частсты равен нулю, а затем измеряют фазовый сдвиг принимаемого из земли сигнала второй частоты относительно вспомогательного сигнала второй ч астоты. Таки м образом, увеличение ухода частоты и фазы сигналов от точки к точке не происходит, что позволяет проводить измерения с постоянной заданной точностью.

Фор мула иэобрете ния

Измеритель магнитного поля, содержащий последовательно соединенные ферроСоставитель E. Данилина

f expel H.Бабурка

Редактор Е. Лушникова

Корректор В. Бутяга

Заказ 9035/47 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 789932 8 зондовый магнитометр, двухчастотный из- ты, а выход каждого управляемого клюбирательный усилитель, и регистрируюший ча соединен со входом последуюшего прибор, отличающийся тем, делителя частоты„два входа переключачто, с целью повышения точности изме теля частот соединены со входом и вырений, в него введены задаюший генера- g ходом последнего делителя частоты, а тор, h последовательносоединенныхделителей вспомогательная обмотка размешена на частоты и управляемых ключей, последователь-, феррозондовом магнитометре, но соединенные переключатель частот, блок Источники информации, регулировки сигналов и вспомогательная принятые во внимание при экспертизе обмотка, причем выход задаюшего гене- 1© 1. Афанасьев Ю. В. Феррозонды.

pampa соединен со входом первого де- "Энергия, 1969, с. 136-157. лителя частоты, два входа каждого из 2. Сигел Г. Метод магнитной вызуправляемых ключей соединены с двумя ванной поляризации, — "Джиофизика, выходами предыдущего делителя часто- т. 39, % 3, 1974, с. 321-339.