Аэромагнитометр AMM-13

19.01.2017

1. Назначение, принцип работы и краткая техническая характеристика прибора. Аэромагнитометр АММ-13 предназначен для непрерывной регистрации с самолета приращения модуля полного вектора T напряженности земного магнитного поля.
Принцип работы показан на рис. 10, а. Магниточувствительный блок магнитометра состоит из одного измерительного и двух ориентирующих каналов, датчиками которых являются феррозонды. Обмотки возбуждения феррозондов питаются от блока питания БП переменным током частотой 500 гц. Под действием магнитного поля в измерительной обмотке феррозонда возникает переменный ток удвоенной частоты 1000 гц, амплитуда которого пропорциональна изменению модуля вектора T, а фаза зависит от направления изменения модуля. Сигнал с измерительной обмотки поступает в усилительно-преобразовательную схему УПС1, состоящую из избирательного усилителя с фазовым детектором и балансного модулятора. Избирательный усилитель усиливает сигнал с частотой 1000 гц и подавляет сигналы помех с более низкими и высокими частотами. На выходе фазового детектора возникает постоянная составляющая тока, величина и направление которого пропорциональны соответственно амплитуде и фазе напряжения сигнала, поступающего с усилителя. Балансный модулятор преобразует постоянный ток фазового детектора в переменный ток, который управляет вращением реверсивного двухфазного двигателя Д1. Ротор двигателя соединен с регистрирующим устройством РУ и контактом компенсационного реохорда Р. Реохорд включен в компенсационную цепь отрицательной обратной связи. Ток по движку реохорда поступает в компенсационную обмотку феррозонда Ф1 и создает магнитное поле, противоположное по направлению измеряемому. При равенстве измеряемого и компенсирующего полей сигнал, поступающий на двигатель Д1, становится равным нулю, вращение двигателя и перемещение связанного с ним подвижного контакта реохорда прекращаются.
Аэромагнитометр AMM-13

Феррозонды Ф2 и Ф3 служат для ориентировки зонда Ф1 по направлению вектора T, расположены в плоскости, перпендикулярной оси зонда Ф1 по взаимно перпендикулярным направлениям. Если ось зонда Ф1 отклонится от направления вектора Т, то в зондах Ф2 и Ф3 возникнут сигналы, которые, пройдя соответственно через усилительно-преобразовательные схемы УПC2 и УПС3, приведут во вращение реверсивные двигатели Д2 и Д3. Последние будут вращаться до тех пор, пока оси зондов Ф2 и Ф3 не окажутся в плоскости, перпендикулярной вектору Т. В приборе имеется ручная система начальной компенсации магнитного поля КНП, позволяющая путем подачи постоянного тока в компенсационную обмотку зонда Ф1 компенсировать магнитное поле (устанавливать нулевое положение пера записи поля) в пределах 30 000—70 000 гамм. Для своевременного расширения диапазонов записи в полете служит система автоматической компенсации поля АПК. В пределах шкалы записи измеряемое поле компенсируется током, поступающим с реохорда Р. Цепь реохорда питается от батарей ББ, состоящих из трех элементов 2CЛ-9, помещенных в термостат. Питание цепей КНП и АПК осуществляется от прецизионного стабилизатора напряжения с буферными подпитывающими батареями ББ, помещенными в термостат.
Так как гондола с магниточувствительным блоком крепится на стабилизаторе самолета, то на феррозондовые датчики, кроме измеряемого магнитного поля, действует магнитное поле, образуемое самолетом и являющееся помехой. Магнитное поле самолета складывается из постоянной составляющей (остаточной намагниченности самолета) и индуктивной составляющей (намагниченности самолета), возникающей под влиянием измеряемого поля и зависящей от курса самолета. Для подавления этих помех используется компенсатор, который входит в комплект прибора.
Постоянная составляющая компенсируется полем трех взаимно перпендикулярных катушек Xр, Ур и Zр, расположенных в магниточувствительном блоке, через которое пропускается постоянный ток от стабилизированного источника питания. Индуктивная составляющая помехи компенсируется полем, создаваемым током обратной связи вспомогательного магнитометра, пропускаемым через вторую систему взаимно перпендикулярных катушек Xi и Уi, расположенных также в магниточувствительном блоке. Вспомогательный магнитометр компенсатора состоит из феррозонда, установленного вдоль продольной оси самолета и усилительно-преобразовательной схемы.
Разделение помех на составляющие производится по записи аэромагнитометра при полетах через одну точку на восьми основных курсах (0, 45, 90, 135, 180, 225, 270 и 315°). Питание компенсатора осуществляется от бортсети самолета.
Прибор АММ-13 позволяет вести запись магнитного поля при масштабах 2 и 10 гамм/мм в диапазонах соответственно ±220 и 1100 гамм. С учетом работы системы АПК диапазон измерений расширяется до ±11 000 гамм. Кроме записи магнитного поля, в процессе съемки регистрируется высота полета в диапазоне 25—120 м, отмечаются ориентиры и наносятся марки времени через 15 или 30 сек. Смещение нуль-пункта прибора при постоянной температуре не превышает 5 гамм/ч, температурный коэффициент не более 3 гамм/град. Лентопротяжный механизм может перемещать ленту со скоростью 1,6; 3,2 и 8,0 м/ч. Порог чувствительности прибора не более 4 гамм. Нормальная работа магнитометра обеспечивается в широком диапазоне температур (от -35 до +55° С для гондолы и от -15 до +55° С для блоков, установленных в самолете).
Полетный вес аэромагнитометра не превышает 150 кг.
2. Устройство прибора. Магнитометр АММ-13 состоит из магниточувствительного измерительного блока с пультом управления, магниточувствительного блока компенсации курсовых помех с пультом управления, регистратора и вспомогательных узлов.
Магниточувствительный измерительный блок расположен в корпусе из немагнитного материала сигарообразной формы — гондоле. Гондола укрепляется на стабилизаторе самолета AН-2.
В передней части корпуса гондолы под плексигласовым колпаком расположена площадка 1 (см. рис. 10, б) с тремя магниточувствительными элементами. Элемент 5 — измерительный, укреплен перпендикулярно площадке. Сигналы, возникающие в измерительном элементе под действием магнитного поля, через схему УПС1 (см. рис. 10, а) поступают на самопишущий регистратор. Элементы 6 и 7, расположенные в плоскости площадки, являются ориентирующими. Если чувствительный элемент 5 отклонится от направления полного вектора земного магнитного поля, то в обмотках катушек элементов 6 и 7 возникнет э. д. с., которая после усиления будет передана на реверсивные двигатели 9 и 10; при помощи этих двигателей элемент 5 будет вновь установлен по направлению вектора Т. Как видно, двигатель 9 реагирует на э. д. с., вызванную в элементе 6, и поворачивает вилку 2 вдоль оси 4. Двигатель 10, связанный с элементом 7 через систему передачи 8, поворачивает площадку 1 вдоль оси 3. Двигатели 9 и 10 расположены в задней части гондолы под металлическим колпаком. Во время полета следящая система работает непрерывно. Специальным кабелем гондола магнитометра соединяется с пультом управления.
Пульт управления измерительного канала аэромагнитометра с регистрирующим устройством и пультом управления компенсатора курсовых помех установлены на металлических ножках в передней правой части салона самолета АН-2, крепятся к полу и боковой правой стенке салона. Перед аппаратурным стендом прибора крепится кресло бортоператора.
Настройка аэромагнитометра перед полетом и контроль за работой прибора в процессе съемки выполняются при помощи элементов управления, расположенных на пульте управления измерительным каналом прибора.
Стрелочный прибор 1 (рис. 11, а) является визуальным индикатором нуля компенсационно-измерительной схемы прибора. Необходимый масштаб записи устанавливается при помощи переключателя 2. Кнопки 3 и 4 служат для установки нулевых положений автоматических переключателей компенсации АПК-1 и АПК-II. Индикатором нулевого положения последних является лампа 5. При нажатии кнопки 6 в измерительную схему подается электрический сигнал, равноценный действию магнитного поля величиной 100 гамм. Подача такого сигнала необходима для контроля за чувствительностью прибора.
Аэромагнитометр AMM-13

Переключатели 7 и 8 и реостат 9 являются элементами начальной компенсации магнитного поля. При помощи переключателя 7 компенсируется поле от 18 000 до 58 000 гамм ступенями через 2000 гамм. Перевод переключателя 8 из каждой предыдущей позиции в последующую увеличивает поле компенсации на 2000 гамм. Реостат 9 позволяет осуществить начальную компенсацию с точностью от нуля до 200—25,0 гамм. Тумблером 10 производится подключение индикатора 1 для контроля за напряжением бортсети или включение в измерительную схему. Тумблеры 11—16 позволяют включить бортсеть, преобразователь, анодное напряжение, ленточный механизм и пишущие системы магнитного поля и высоты полета. Лампа 17 является индикатором включения анодного напряжения.
Штепсельный разъем 18 служит для проверки режимов работы электронной схемы при ремонте и настройке магнитометра. На пульте управления установлены часы 19 с секундомером. Внутри корпуса пульта расположены тумблеры и потенциометры, используемые при настройке прибора.
В блок компенсации курсовых помех входят пять компенсационных катушек, установленных на некотором расстоянии от измерительного магниточувствительного блока, пульт управления и специальный феррозонд, расположенный в горизонтальной плоскости по продольной оси самолета в передней верхней части хвостового отсека. На пульте управления компенсатором помех (см. рис. 11, б) установлены тумблеры 1 и потенциометры 2, служащие для компенсации помех составляющих Xp, Yp, Zp, Xi и Yi, стрелочный индикатор 3 с переключателем 4 шкал прибора, служащий для измерения токов компенсации, и переключатель 5 адреса индикатора 3. В положении «Пост.» тумблера 6 и положении «U» тумблера 5 измеряется напряжение питания компенсатора, а в положениях «Хp, Yp и Zp» переключателя 5 измеряется и регулируется ток компенсации в катушках Xp, Yp и Zp. При этом загораемся лампа 7. В положении «Индукт». (загорается лампа 8) и положениях «Xi; Yi» переключателя 5 измеряется ток компенсации в катушках Xi и Yi. Клемма 9 служит для заземления пульта.
Цепи компенсации магнитного поля в приборе АММ-13 питаются от прецизионного стабилизатора напряжения. Последний состоит из двух параллельно подсоединенных источников. Первым источником является выпрямитель напряжения бортсети, вторым — буферные батареи элементов типа 2СЛ-9, от которых поступает 1—3% энергии, расходуемой на компенсацию. Буферные батареи, компенсирующие нестабильность основного источника, помещены в термостат. Компенсатор магнитных помех питается от бортсети.
Регистратор состоит из лентопротяжного механизма, механизмов записи магнитного поля, высоты полета, отметки ориентиров и моментов времени, блока ступенчатой компенсации магнитного поля.
Во время полета лентопротяжный механизм протягивает ленту шириной 305 мм. В левой части ленты со шкалой с делениями ±220 гамм (220 мм) записывается специальным пером магнитное поле. В правой части ленты пером радиовысотомера записывается высота полета в пределах 25—120 м в масштабе 10 м/мм. Третьим пером отмечаются моменты аэрофотосъемки и марки времени. Моменты аэрофотосъемки отмечаются в виде отброса пера при подаче импульса с командного прибора фотоаппарата. Специальный печатный механизм печатает номер ориентиров цифрами от нуля до 99. Положение цифр отметчика ориентиров отстает от записи приблизительно на 5 см. Марки времени через 15 или 30 сек подаются от специальных часов и отмечаются этим же пером в виде отброса в другую сторону.
Блок ступенчатой компенсации магнитного поля состоит из автоматических переключателей АПК-I и АПК-II. Переключатель АПК-I имеет 11 положений переключения через 2000 гамм и работает при масштабе записи 10 гамм/мм. Переключатель АПК-II имеет пять положений переключения через 400 гамм и работает при масштабе записи 2 гамм/мм. В нулевом положении АПК-1 в компенсационной обмотке создается поле величиной 12 000 гамм. В нулевом положении АПК-II не создается компенсационного поля. Переключение происходит в момент достижения стрелкой реохорда одного из крайних положений. Так, при масштабе записи 2 гамм/мм в момент, когда перо достигло линии +220 гамм, включается система АПК-II и подает в измерительную схему компенсирующее поле +400 гамм, вследствие чего пишущее перо смещается на линию -180 гамм. Тем самым автоматически создаются условия для записи более интенсивного положительного магнитного поля. Номер положения переключателя AПK-II отмечается на ленте (см. рис. 12) специальным штемпельным механизмом.
Для питания аппаратуры магнитометра переменным током частотой 500 гц используется преобразователь П типа УФ-13В (см. рис. 10, а), который вместе со стабилизатором частоты и напряжения смонтирован на укрепленной в самолете площадке на амортизаторах.
3. Включение и проверка работоспособности прибора. Включение и проверку работы измерительного канала аэромагнитометра выполняют в следующем порядке (см. рис. 11, а).
1. Устанавливают тумблер 10 в положение «Контроль Б-сети».
2. Включают тумблер АЗС (автомат защиты сети) на щитке АММ-13 в кабине экипажа.
3. Включают тумблер 11 и проверяют по прибору 1 напряжение бортсети, которое должно быть равно 27 в.
4. Устанавливают нулевые положения переключателей AПK-I и AПK-II нажатием кнопок 3 и 4 в положениях соответственно «2 у/мм» и «10 у/мм» переключателя 2. При установке нулевых положений загорается лампа 5.
5. Включают тумблер 12, переводят тумблер 10 в положение «Индик. 0» и через 2 мин после начала работы преобразователя включают тумблер 13. При этом загорается лампа 17.
6. При помощи переключателей 7 и 8 и реостата 9 добиваются нулевого показания стрелки прибора 1, т. е. производят предварительную компенсацию основного поля.
7. Устанавливают необходимую скорость протяжки ленты при помощи специального переключателя внутри пульта управления, включают тумблером 14 лентопротяжный механизм, устанавливают переключателем 2 необходимый масштаб записи и включают тумблер 15. Если самолет находится в воздухе, то включают тумблером 16 механизм записи высоты.
8. При помощи переключателя 8 и реостата 9 производят точную начальную компенсацию поля, т. е. выводят перо записи магнитного поля на нулевую линию, которая отмечена на ленте цифрой «0».
9. Проверяют чувствительность магнитометра нажатием кнопки 6 при масштабах 2 и 10 гамм/мм. При нормальной чувствительности пишущее перо должно отклоняться на 100 гамм влево.
Включение и подготовку к работе компенсатора курсовых помех производят следующим образом (см. рис. 11, б).
1. Переключатель 5 устанавливают в положение «U», а тумблер 6 в положение «Пост.» (загорается лампа 7) и проверяют по индикаторному прибору напряжение бортсети (26 в).
2. Переключатель 5 устанавливают в положения «Хр; Yр и Zр». Индикатор 3 при этом покажет величину тока для компенсации постоянной составляющей магнитной помехи.
3. Тумблер 6 устанавливают в положение «Индукт». (загорается лампа 8), а переключатель 5 в положение «0» («Общий ток»). При этом стрелка прибора 3 на шкале «20 ма» должна показывать ток от нуля до 12 ма.
После выполнения указанных операций компенсатор считается исправным.
4. Подготовка прибора к работе. Подготовка магнитометра к работе заключается в балансировке измерительного и ориентирующих каналов, в коррекции ориентировки измерительного феррозонда, проверке режима работы прецизионного стабилизатора, градуировке прибора, настройке компенсатора курсовых помех и установке нуля записи высотомера.
Балансировку осуществляют при включении тумблеров «Баланс» потенциометрами «Баланс» соответствующих каналов. При помощи этих потенциометров добиваются устранения имеющегося отклонения пера, которое может возникнуть в момент включения тумблеров «Баланс» соответствующих каналов.
Ориентировку измерительного феррозонда корректируют потенциометрами «Коррекция вилки» и «Коррекция площадки», стремясь к максимальному отклонению пера регистратора при масштабе 2 гамм/мм.
Правильный режим работы прецизионного стабилизатора определяют по отклонению пера регистратора на 800—2000 гамм вправо в момент включения тумблеров «Режим 0,6» и «НКП». Если перо отклоняется влево, то батареи заменяют.
Градуировку прибора осуществляют при помощи градуировочной обмотки (ОГ) измерительного феррозонда (1 раз в десять дней) или с применением специальных колец Гельмгольца (в начале сезона, после ремонта прибора, смены батарей в термостате и в случае, когда результаты градуировки при помощи обмотки ОГ резко отличаются от результатов предыдущей градуировки).
Если градуировку выполняют с применением колец Гельмгольца, то гондолу прибора снимают со стабилизатора, относят на 10—15 м от самолета и других магнитных помех, устанавливают на специальном приспособлении и соединяют с прибором специальным кабелем. После установки гондолы с нее снимают колпак, закрывающий карданов подвес феррозонда, надевают кольца Гельмгольца, а затем поворачивают гондолу и кольца так, чтобы зонд находился в центре колец. Далее включают прибор, устанавливают нулевое положение пера па ленте при масштабах 2 и 10 гамм/мм и совмещают ось измерительного зонда с осью колец. После этого при масштабе 2 гамм/мм подают в кольца ток, создающий магнитное поле сначала +200 гамм, затем —200 гамм, и, пользуясь потенциометром чувствительности, добиваются, чтобы отклонение пера соответствовало линиям на ленте, обозначенным цифрами «+200» и «-200». Далее устанавливают масштаб записи 10 гамм/мм, задают поле +1000 и -1000 гамм, и, пользуясь соответствующим потенциометром чувствительности, добиваются отклонения пера также до линий «+200» и «-200». С целью проверки линейности шкалы при масштабе 10 гамм/мм записывают поля +20, 40; 60; 100; 200; 300; 400, ..., 1100 гамм.
Для проверки правильности, показаний переключателя АПК-I при масштабе записи 10 гамм/мм перо записи выводят па нуль, затем в кольцах создают поочередно поля величиной + 2000; 4000; 6000 ; 8000 и 10 000 гамм; в это время перо записи должно быть установлено на нулевой линии. Аналогичным образом проверяют правильность переключений системы АПК-II в масштабе 2 гамм/мм, создавая поля величиной +400; 800; 1200; 1600; 2000 гамм.
Градуировку прибора при помощи градуировочной обмотки выполняют так же, как и с кольцами Гельмгольца. В этом случае гондолу не снимают со стабилизатора, а электрический ток от градуировочного комплекта подводят к гнездам штепсельного разъема 18 (см. рис. 11, а).
Настройку компенсатора курсовых помех производят через 100—150 ч работы прибора в процессе полетов на большой высоте (в нормальном магнитном поле) через одну точку в прямом и обратном направлениях по курсам через 45°. Настройка заключается в следующем. Потенциометрами 2 (см. рис. 11, б) при положениях «+» или «-» тумблеров 1 и установке переключателя 5 в положения «Хр; Yр; Xi; Yi» добиться, чтобы перо записи в момент нахождения самолета над точкой пересечения маршрутов не изменяло своего положения на ленте более чем на ±4 гамм. В процессе полетов по курсам 0° и 180° регулировку выполняют потенциометрами «Xi» и «Хр», по курсам 45—135° и 225—315° — потенциометром «Yi», по курсам 90—180° — потенциометром «Yр». Потенциометром «Zр» уменьшают помеху, возникающую при различных кренах самолета на любом курсе.
После устранения курсовых помех записывают в журнал величины токов компенсации, которые отсчитывают по индикатору 3 в положениях «Хр; Yp; Zp; Хi; Yi» переключателя 5. Полученные величины токов компенсации используют в дальнейшем для контроля за исправностью работы компенсатора.
Установку нуля записи высоты производят при включенном бортовом радиовысотомере. После подключения бортового радиовысотомера к прибору потенциометром «Уст. 0 высоты» перо записи высоты выводят на середину участка ленты между записью магнитного поля и записью высоты.