Магнитометры М-18 и М-23

Магнитометр М-18, разработанный ОКБ МГ России, принят с 1961 г. к серийному изготовлению заводом «Геологоразведка». Чувствительным элементом прибора является магнитная стрелка, вращающаяся на горизонтальной кварцевой нити, концы которой прикреплены к кварцевой дуге (рис. 54). При измерении применяется метод полной компенсации поля Z полем постоянных магнитов. Индикатором полной компенсации является магнитная стрелка, устанавливающаяся горизонтально. Горизонтальность стрелки определяется по совпадению индекса на стрелке с нулевой линией оптического устройства. Для приведения стрелки в горизонтальное положение применяется ступенчатая компенсация через 2500—3500γ (по 8 ступеней в сторону увеличения и уменьшения напряженности поля) и плавная компенсация с диапазоном ±3000γ. Изменение поля, компенсирующего приращение вертикальной составляющей, осуществляется вертикальной составляющей поля магнита, поворачиваемого вокруг горизонтальной оси, проходящей через его середину.

Шкала плавной компенсации имеет 600 делений, цена деления 10±0,5γ, точность отсчета по шкале 0,1 деления, средняя квадратичная погрешность измерения 2—3γ. Температурный коэффициент не превышает 2γ на 1° С.
При полной компенсации поля 2, что соответствует приведению стрелки в горизонтальное положение, ориентировка прибора по азимуту не требуется, так как вращающий момент, создаваемый горизонтальной составляющей, равен нулю. Это положение справедливо при условиях, если при строгой установке прибора по уровням ось вращения и магнитная ось стрелки горизонтальны, плоскость зеркальца также горизонтальна. Контролем горизонтальности оси вращения является совпадение отсчетов по шкале в двух азимутах: север стрелки на восток и на запад при неизменном положении пузырька уровня, контролирующего положение вертикальной оси прибора в данной плоскости. Конструкция опоры для крепления нити, на которой качается стрелка, допускает возможность изменения положения оси вращения стрелки, поэтому завод выпускает приборы, у которых при соответствующей нивелировке прибора ось вращения отклоняется от горизонтального положения на величину в пределах десятых долей деления уровня.
Конструкция стрелки с зеркальной поверхностью исключает возможность изменения угла между магнитной осью и плоскостью зеркальца (в вертикальной плоскости, в которой лежит магнитная ось), вследствие чего при строгой установке прибора по «параллельному» уровню и горизонтальном положении зеркальца магнитная ось может оказаться наклонной по отношению к горизонтальной плоскости. Хотя возможный угол расхождения очень мал, влияние его оказывается заметным и различным для каждого прибора. Влияние непараллельности магнитной оси и плоскости зеркальца обнаруживается по расхождению отсчетов в двух азимутах: север стрелки на север и на юг при строго установленном приборе по «параллельному» уровню. Очевидно, что при значительном расхождении отсчетов измерения Za в произвольных азимутах будут содержать погрешности, различные для различных приборов. Рекомендуемая в настоящее время методика измерений предусматривает такую установку уровней, при которой после приведения пузырька уровня к нулевому положению с точностью ±0,2 деления в каждом новом азимуте отсчет по шкале остается неизменным с точностью до десятых долей деления шкалы. При полевых измерениях рекомендуется производить отсчет в одном азимуте, грубо определяемом глазомерно.
Недостатком рекомендуемой методики является то обстоятельство, что установка уровней зависит от абсолютного значения напряженности поля.
Возможна и другая методика измерений, по мнению автора обеспечивающая более точные результаты, но требующая измерений в двух азимутах: ось вращения прибора устанавливается строго вертикально по уровням (с точностью до 0,2 деления шкалы), первое измерение производится в азимуте, соответствующем ориентировке севера стрелки на восток (определяется глазомерно), а второе — после поворота прибора на 180°. В этом случае непараллельность магнитной оси и плоскости зеркальца не имеет значения, а влияние негоризонтальности оси вращения стрелки будет исключено в среднем отсчете по шкале прибора. Для более подробного рассмотрения вопроса необходимы результаты лабораторных и полевых испытаний прибора. Общий вид прибора изображен на рис. 55.
Магнитометры М-23 и М-27 являются улучшенной конструкцией магнитометра М-18. Основное отличие — магнитная стрелка укреплена на металлической нити.