T-аэромагнитометры пик-типа

12.01.2017

В магнитометрах пик-типа переменное поле H∞ по амплитуде значительно превосходит поле насыщения. В этом случае кривую э. д. с. во вторичной обмотке можно представить в следующем виде. Изменение потока индукции будет происходить только в тот промежуток времени каждого полупериода, пока кривая тока возбуждения не превышает тока насыщения. Как только кривая тока выйдет Ba границу последнего, изменение потока индукции прекратится и, следовательно, напряжение во вторичной катушке за этот отрезок времени будет равно нулю; напряжение будет появляться лишь в те отрезки времени, когда значение тока возбуждения будет меньше тока насыщения.
Напряжение е1 во вторичной обмотке одного из элементов феррозонда на протяжении каждого периода будет представлено в виде двух пиков противоположных знаков в соответствии с изменением потока от +Ф до -Ф в первом полупериоде и от -Ф до +Ф во втором. При увеличении амплитуды тока возбуждения скорость изменения и продолжительность постоянного значения потока увеличиваются, вследствие чего амплитуды импульсов возрастают, а продолжительность их убывает.
T-аэромагнитометры пик-типа

Ha рис. 42 сплошной кривой изображено напряжение е1 во вторичной обмотке одного из элементов феррозонда, а пунктирной — другого элемента. Кривые α различны по фазе на 180° и соответствуют случаю, когда внешнее постоянное поле равно нулю. При наличии внешнего поля интервалы между двумя импульсами одного периода не будут равны интервалу между двумя соседними импульсами (кривые б), в результате чего сумма напряжений е1+е2 будет представлена острыми пиками, мепяющими знак в зависимости от направления наложенного поля.
Магнитометр предназначается для измерения ничтожных приращений магнитного поля, измеряемых единицами 10в-5 э. Поэтому предъявляются очень высокие требования к идентичности двух элементов феррозонда. Так как достигнуть полной идентичности невозможно и в любом феррозонде всегда возникает так называемая «э. д. с. небаланса», метод измерения предусматривает использование схемы с начальной расстройкой. На рис. 43 кривые а изображают напряжение для случая, когда катушка возбуждения одного из сердечников шунтирована сопротивлением. Благодаря этому произойдет сдвиг фазы в одной из катушек; это вызовет увеличение амплитуды импульса и его продолжительности, что и отражено на кривой е2. Для удобства сравнения кривая е2 наложена на кривую е1 в перевернутом виде. Сумма их изображена кривой б.
T-аэромагнитометры пик-типа

При наличии внешнего магнитного поля происходит рассмотренное выше явление изменения интервалов между импульсами, в результате чего при сложении напряжений получаются резкие пики, представленные кривыми виз соответственно для различных знаков ±Н.
Для измерения приращений поля ΔT феррозонд устанавливается параллельно полному вектору земного поля и удерживается в этом положении с помощью следящей системы и исполнительного механизма с точностью до 15'. Напряженность магнитного поля T полностью компенсируется магнитным полем тока. Возбуждение осуществляется синусоидальным напряжением с частотой 400 гц, стабилизированным по частоте и амплитуде. При полной компенсации в измерительной цепи получается разностное напряжение в форме остроугольных импульсов (рис. 43, б). На рис. 44, а изображена осциллограмма получаемого напряжения. С помощью специального канала отсекаются лишь вершины импульсов, представленные осциллограммой б. После усиления импульсы с помощью детектора удвоителя преобразуются в пилообразное напряжение двойной частоты (кривые в и г). В следующих каскадах пилообразные импульсы формируются в синусоидальные, усиливаются и в форме, изображенной на кривой д, подаются на управляющие фазы двухфазного мотора переменного тока с частотой 400 гц, управляющего механизмом компенсации поля. В рассмотренном случае (при полной компенсации магнитного поля Т) на мотор поступает напряжение двойной частоты (800 гц), следовательно, вращения мотора не будет.
T-аэромагнитометры пик-типа

При нарушении полной компенсации вследствие появления аномального значения ΔT импульсы, изображенные на левой стороне рис. 44, будут другими (см. кривые на правой стороне рис. 44). После формирования в соответствующих каналах получим напряжение с частотой 400 гц (кривая д рис. 44). В зависимости от фазы поступающего на мотор напряжения мотор вращается в определенную сторону и приводит в действие механизм, управляющий силой тока в цепи компенсации. По достижении полной компенсации синусоида с частотой 400 гц исчезает, мотор останавливается.
Для ориентировки измерительного феррозонда по направлению полного вектора T применяются еще два таких же феррозонда, укрепленных взаимно перпендикулярно на общей платформе, перпендикулярно к измерительному элементу (рис. 45). Иначе говоря, три феррозонда расположены по направлению осей прямоугольной системы координат, у которой ось z параллельна вектору Т. Если плоскость, несущая стабилизирующие элементы, перпендикулярна к вектору Т, то составляющие внешнего поля в этой плоскости равны нулю, следовательно, на выходе вторичных обмоток каждого из двух ориентирующих феррозондов будут возникать напряжения, представленные кривой а на рис. 44. Если плоскость наклонится на угол α, например вокруг оси координат у, то на феррозонд по оси х будет действовать внешнее поле T sin α. Возникающие в измерительной обмотке импульсы преобразуются точно так же, как это описано выше. Соответствующий сервомотор приводит площадку в заданное положение, составляющая внешнего поля в плоскости площадки становится равной нулю, мотор останавливается.
T-аэромагнитометры пик-типа

Чтобы исключить влияние магнитного поля самолета на результаты измерений, площадка с тремя феррозондами и механизмом, ориентирующим площадку, заключается в гондолу обтекаемой формы, которая буксируется самолетом на тросе с кабелем длиной до 50 м. Питание, электрическая и измерительная части прибора устанавливаются на самолете.
Стендовая погрешность магнитометра АЭМ-49 оценивается величиной около ±5γ; в полевых условиях большое влияние на величину погрешности оказывает смещение нуля, достигающее иногда сотни и более гамм за время полета. Поэтому полевая точность главным образом зависит от степени надежности поправок за счет неустойчивости нуля. Скорость записи — 120 γ/сек; при съемке на малой высоте в обнаженных районах эта скорость записи недостаточна для регистрации аномалий с большим градиентом. Магнитометр АСГМ-25 выпускался в комплекте с гамма-станцией и общим регистрирующим аппаратом. При установке магнитометра внутри или на крыле самолета главным источником погрешности является индукционное действие корпуса самолета и его оборудования, погрешность измерений оценивается от 25 до 50γ. При буксировании самолета на тросе с кабелем погрешность измерений менее ±25γ.