Измерение вертикальной составляющей и угла наклонения

12.01.2017

При известных D и H для полной характеристики магнитного поля нужно определить еще один из двух элементов: вертикальную составляющую Z или угол наклонения I; при известном I легко вычисляется Z, и наоборот, из соотношения Z = H tg I. При абсолютных измерениях обычно измеряется угол наклонения, а при относительных измерениях в связи с геологоразведочными работами — вертикальная составляющая.
Приборы для измерения угла наклонения называются инклинаторами; они разделяются на стрелочные и индукционные.
Стрелочный инклинатор состоит из вертикального круга, в плоскости которого на горизонтальной оси, проходящей через центр круга, вращается магнитная стрелка. Ось вращения проходит через центр тяжести стрелки. Если обозначить угол между плоскостью качания стрелки и плоскостью магнитного меридиана через α, угол между горизонтальной плоскостью и магнитной осью стрелки — через i, магнитный момент стрелки — через М, то условие равновесия стрелки можно записать в виде уравнения
Измерение вертикальной составляющей и угла наклонения

Из последней формулы видно, что если α = 0, то угол i = I. Следовательно, для определения угла наклонения достаточно поставить вертикальный круг в плоскости магнитного меридиана, тогда положение стрелки определит угол I. Заметим, что при α = 90° стрелка должна стать отвесно, так как в этом случае ctg i = 0, i = 90°.
Этот факт используют для определения положения плоскости магнитного меридиана. Вращают вертикальный круг со стрелкой вокруг вертикальной оси до такого положения, когда стрелка установится отвесно. Затем, пользуясь горизонтальным кругом, имеющимся у инклинатора, поворачивают плоскость вертикального круга на 90° и тем самым приводят ее в плоскость магпитного меридиана, в которой угол наклона стрелки равен углу наклонения. Практическое применение изложенного способа требует многократных наводок при ориентировке вертикального круга на восток и на запад, перекладывания стрелки на подшипниках с ориентировкой определенной стороны стрелки на восток и на запад; полного повторения всей серии наблюдений с перемагниченной стрелкой.
Идея индукционного инклинатора, созданного основателем Павловской магнитной обсерватории Г.И. Вильдом, заключается в следующем. Замкнутая на чувствительный гальванометр рамка с большим количеством витков провода (2—3 тысячи), вращается в магнитном поле Земли. Возникающая в рамке электродвижущая сила индукции пропорциональна проекции вектора T на плоскость, перпендикулярную к оси вращения рамки. Следовательно, при установке оси вращения рамки параллельно направлению полного вектора T величина э. д. с. силы индукции равна нулю. Конструкция прибора обеспечивает возможность измерения угла между горизонтальной линией и направлением оси вращения, т. е. угла I.
Чтобы установить отсутствие э. д. с. во вращающемся контуре, Г.И. Вильд применял выпрямление тока с помощью двухпластинчатого коллектора и включал в цепь чувствительный гальванометр постоянного тока. Коммутация тока является источником существенных ошибок.
Более точные результаты дает разработанный В.А. Ульяниным метод раскачивания рамки в пределах угла, несколько меньшего 180°, причем каждая щетка остается в соприкосновении только с одной пластиной коллектора. При этом способе результаты измерений свободны от ошибок, являющихся следствием коммутации тока.
Непосредственное измерение Z применяется очень редко. Над созданием приборов для измерения полной величины Z работали русские ученые И.П. Деколонг, H.Н. Оглоблинский, Б.Е. Брюнелли и др. Разработанные ими приборы основаны на способе полной компенсации Z. Компенсация поля производится с помощью магнитов; индикатором полной компенсации является хорошо уравновешенная стрелка, вращающаяся в вертикальной плоскости. Брюнелли сконструировал электрический магнитометр, в котором компенсирующее поле создается полем тока, а индикатором является качающаяся на оси катушка с витками провода.