Измерение вариаций магнитного поля

12.01.2017

Измерения вариаций магнитного поля по элементам D, H и Z производятся непрерывно во всех магнитных обсерваториях мира. В средних широтах территории России можно считать, что вариации имеют одинаковую величину в радиусе приблизительно 500 км. Следовательно, для исключения вариаций из результатов измерений аномального поля магниторазведочные партии могут пользоваться записями ближайшей магнитной обсерватории. Однако получение сведений из обсерваторий задерживает обработку полевых наблюдений, ввиду чего полевые партии, исследующие слабые магнитные аномалии, почти во всех случаях производят измерения вариаций собственными силами.
До последнего времени наши заводы не выпускали специальных вариационных приборов; для измерения вариаций Z при наземных работах использовался магнитометр М-2, по шкале которого через каждые 10—15 мин производились отсчеты, а по отсчетам строилась кривая вариаций δZ. При производстве воздушной съемки для учета вариаций полного вектора T устанавливались два прибора — Z- и Н-магнитометры; вариации δT вычислялись по формуле
δТ = δZ sin I + δН cos I,

получаемой из известной формулы T2 = Z2 + Н2.
С 1960 г. завод «Геологоразведка» начал серийное производство вариационных станций GMB-2 для измерения вариаций δZ или δТ, в зависимости от настройки. Конструкция прибора разработана ОКБ МГ России.
Измерение вариаций магнитного поля

Чувствительным элементом является магнитная стрелка, вращающаяся в вертикальной плоскости на горизонтально натянутой нити, концы которой закреплены на кварцевой дуге (рис. 35). Поверхность магнита зеркальна. Для измерения вариаций δZ плоскость качания стрелки устанавливается перпендикулярно к магпитному меридиану, поле Z компенсируется полем магнитов, стрелка приводится в горизонтальное положение. Мерой вариаций является угол отклонения стрелки от горизонтального положения. Луч света, падающий на зеркальце от осветителя, после отражения проходит большое расстояние, прежде чем дойдет до фотобумаги. Благодаря большому оптическому рычагу достигается крупномасштабная запись: при настройке на высокую чувствительность — 2—5 γ/мм, при загрублении прибора — 10—20 γ/мм. На пути луча устанавливаются фокусирующие линзы, пройдя которые, отраженные от зеркальца лучи собираются на фотобумаге в точку. Развертка ленты производится с помощью пружинного механизма со скоростью 20 или 60 мм/ч при запасе бумаги в кассете 2 м. При желании может производиться визуальный отсчет по шкале, вынесенной наружу; отраженный от зеркальца луч направляется на шкалу с помощью наружного откидного зеркала (рис. 36).
Измерение вариаций магнитного поля

Изменение чувствительности стрелки регулируется полем H' магнита, установленного параллельно стрелке на расстоянии r. Центры стрелки и магнита расположены на горизонтальной линии, перпендикулярной к стрелке и магниту. В этом случае поле магнита в области вращения стрелки выражается формулой H' = Mr-3, направление поля параллельно магнитной оси стрелки. При указанной установке стрелки условие ее равновесия выразится уравнением
МH' sin α = Сφ + ZM cos α + mgd cos (β—α),

где M — магнитный момент стрелки;
α — малый угол отклонения стрелки от горизонтального положения;
С — коэффициент кручения;
φ — угол закручивания стрелки;
mgd cos (β—α) — момент вращения силы тяжести (m — масса, g — ускорение силы тяжести, d — расстояние от оси вращения до центра тяжести, β — угол между магнитной осью стрелки и линией d).
Предполагается, что поле магнита H' горизонтально.
Чувствительность стрелки найдем из уравнения после дифференцирования:
Измерение вариаций магнитного поля

Принимая во внимание, что при малых углах поворота δα = -δφ, a углы α и β малы, получим выражение чувствительности
Измерение вариаций магнитного поля

При постоянных M и С чувствительность регулируется изменением поля Н', которое зависит от расстояния r.
Температурный коэффициент прибора не более 2γ на 1° С. Для введения поправки за счет влияния температуры внутри корпуса установлен термометр, запись температуры производится на общей фотоленте. Там же пишется нулевая линия лучом, отраженным от неподвижного зеркальца.
Для измерения δT изменяется положение прибора: плоскость качания стрелки устанавливается параллельно магнитному меридиану, ось вращения стрелки горизонтально, а магнитная ось стрелки — перпендикулярно к полному вектору Т. При такой установке отклонение стрелки от заданного положения пропорционально изменениям модуля полного вектора Т. Для установки стрелки в заданном положении в комплект станции входит буссоль-инклинатор.