SU746354A1

SU746354A1 - Astatic magnetometer

Info

Publication number: SU746354A1
Application number: SU782573319A
Authority: SU
Inventors: Николай Феликсович Кротевич; Валерий Германович Сергеев
Original assignee: Предприятие П/Я В-2518
Priority date: 1978-01-30
Filing date: 1978-01-30
Publication date: 1980-07-07

Description

Изобретение относитс к магнитометрическим устройствам, оно может быть использовано дл измерени магнитных параметров веществ и горных пород, в частности, слабой намагниченности и магнитной восприимчивости Известны астатические магнитометры дл измерени остаточной намагниченности , составной частью которых вл етс магниточувствительный элемент в виде укрепленных на вертикаль но подвешенном стержне двух посто нных магнитов и оптического отсчетного устройства 1. Недостатком таких устройств вл етс их низка чувствительность к Ма нитной восприимчивости, обусловленна тем, что измер емый объект располага етс на оси,, проход щей перпендикул но или под некоторьш углом к оси под вижного магнита. Известны магнитометры типа крутил ных весов с магниточувствительным эл ментом в виде качающегос коромысла и двух жестко св занных с ним магнитов 2 . Работа прибора основана на силово взаимодействии мезкду образцом и одним из магнитов подвижного чувствнтельного элемента.. Другой магнит, укрепленный на противоположном конце коромысла , служит дл компенсации вли ни внешних магнитных полей (он установлен параллельно первому и разнопол рно ). Чувствительный элемент подвешен на крутильных нит х (раст жках). Поступательное движение магнитов приводит к изменению углового положени коромысла и св занного с ним зеркала. С помощью автоколлиматора, сопр женного с зеркалом, производ т отсчет измер емой величины. Облада простотой и надежностью в работе, такой магнитометр не лишен существенных недостатков. Главный из них-узкий динамический диапазон измёрений , обусловленный фиксированной чувствительностью. Некоторое изменение чувствительности обеспечиваетс механическим корректором за счетизменени рассто ни между измер емым образцом и магнитом-индикатором чувствительного элемента. Однако это возможно лишь в небольших пределах, так как с уве.пичением рассто ни трудно учесть вли ние другого магнита. Другой недостаток состоит в низком быстродействии прибора и, следо1вательно , низкой производительности .измерений, обусловленной медленным затуханием подви кного чувствительного элемента (период колебаний составл ет около 5 с, число колебаний до полной остановки - не менее 10).The invention relates to magnetometric devices, it can be used to measure magnetic parameters of substances and rocks, in particular, weak magnetization and magnetic susceptibility Astatic magnetometers are known for measuring residual magnetization, a magnetically sensitive element in the form of a hinged rod mounted on a vertical two permanent magnets and an optical reading device 1. The disadvantage of such devices is their low sensitivity s susceptibility to Vi caused by the fact that the measured object is positioning the on-axis ,, but extending perpendicular or at an angle to the axis nekotorsh under Vision magnet. Known magnetometers of the type of torsional scales with a magnetically sensitive element in the form of a rocking arm and two magnets 2 that are tightly connected with it are known. The operation of the device is based on the force interaction of the mezkda by the sample and one of the magnets of the moving sensing element. Another magnet, mounted on the opposite end of the rocker, compensates for the influence of external magnetic fields (it is installed parallel to the first and opposite polarity). The sensing element is suspended on torsion wires (tension). The progressive movement of the magnets leads to a change in the angular position of the rocker arm and the associated mirror. Using an autocollimator coupled to a mirror, the measured value is read. Possessing simplicity and reliability in operation, such a magnetometer is not without significant drawbacks. The main one is the narrow dynamic range of measurements, due to the fixed sensitivity. Some change in sensitivity is provided by a mechanical offset due to a change in the distance between the sample being measured and the indicator magnet of the sensing element. However, this is possible only in small limits, since with increasing distance it is difficult to take into account the influence of another magnet. Another disadvantage is the low speed of the device and, consequently, the low performance of the measurements due to the slow attenuation of the moving sensing element (the oscillation period is about 5 s, the number of oscillations until a full stop is at least 10).

Третий недостаток - низка точ- 5 ность установки нул прибора, который устанавливаетс с помощью механического корректора путём закручивани раст жки подвижного чувствительного элемента.The third drawback is the low accuracy of setting the zero of the device, which is established by means of a mechanical corrector by tightening the stretch of the movable sensing element.

Цель изобретени - расширение динамического диапазона и повышение точности коррекции нул .The purpose of the invention is to expand the dynamic range and improve the accuracy of zero correction.

Эта цель достигаетс тем, что.- магнитометр , содержащий подвижный чувст- 15 витальный элемент с двум установленНЕЛми параллельно в противоположной пол рности магнитами, регулируемый источник тока и оптическце отсчетное устройство , снабжен двум соленоидами, 20 Тра зШщённЙмй йа метайлических карка s fmm-uumT fi i i j epr B seThis goal is achieved by the fact that - a magnetometer containing a movable sensible element with two installed parallel in opposite polarity magnets, an adjustable current source and an optical reading device, is equipped with two solenoids, 20 Traceable metalic frames s fmm-uumT fi iij epr B se

цилиндров с коаксиальными полост ми, которыми соосно охвачены разнопол рные концы магнитов, и катушкой, на- мотанной на одном из каркасов, причем соленоиды соединены между собой по с Яёдбватёльно-встречно и вместе с катушкой подключены к разным выходамcylinders with coaxial cavities, which coaxially cover the opposite-polarity ends of the magnets, and a coil wound on one of the frames, and the solenoids are interconnected along Yaydbatelno-counter and together with the coil are connected to different outputs

рег лИруёмого источника тока, Regulated current source,

На чертеже изображена функЦиональ- 30The drawing shows a functional 30

на схема крутильного астатического магнитометра .on the scheme of torsional astatic magnetometer.

Чувствительный элемент состоит из коромысла 1 с двум одинаковыми, па рютглёльно расположенными в .противо- 35 положной пол рности, магнитами 2-й зеркала 3. Осью вращени коромысла служит ленточна раст жка (след ее-- , условно показан в виде призмы 4). Чувствительный элемент сбалансирован Q по весу и по магнитнсЗму моменту, т.е. вл етс астатическим. Разпол рные концы магнитов 2 охВачены полост ми металлических каркасов 5, изготовленнйх в виде цилиндров, которые йсполь &УЙТСЯ дл размещени на них соленойдов 6 и катушки 7 и одноврёменнр - , дл демпфировани , собственных колеба- , НИИ чувствительного элемента Концы магни ов 2 вход т в полости каркасов примерно на половину их длины, а плос-50 кость катушки 7 и концы соленоидов бThe sensing element consists of a rocker arm 1 with two identical 2nd mirror magnets located in the opposite polarity of the positive polarity 3. The axis of rotation of the rocker arm is a tape stretch (the trace of it-- conventionally shown as a prism 4). The sensing element is balanced by Q in weight and magnetism moment, i.e. is astatic. The ends of the magnets 2 are covered with cavities of metal frames 5, made in the form of cylinders, which are used to accommodate salt-like 6 and coil 7 and single-sided, for damping, natural oscillations, scientific research institute of the sensitive element 2 ends of magnetic input t in the cavity of the frames about half of their length, and the flat-50 bone of the coil 7 and the ends of the solenoids b

раёпЬлджены на уровне полюсов магниуов 2. Принципиально устройство не изменитс , если каркасы 5 вместе с охватывающими их соленоидом б и ка- 55 тушкой 7 разйестйть около разноименных ; полюсов одно.го из магнитов. Со;леноиды б соединены между собой пос лёдьвательно-встречно. radius at the pole level of the magniuovs 2. Fundamentally, the device will not change if the frames 5, together with the solenoid b and cochlea 7 encompassing them, are located near the opposite; poles one of magnets. So; the blenders are interconnected sequentially and counter.

; . .. . «о; . .. "about

Перечисленные элементы расположены в корпусе 8, на верхней крышке которого укреплен автоколлиматор 9 и находйтс площадка дл измер емого объекта 10. These elements are located in the housing 8, on the top cover of which the autocollimator 9 is fixed and there is a platform for the measured object 10.

Концы соленоидов б и катушки 7 выведены наружу и подключены к регулируемому источнику тока 11, который может быть выполнен по приведенной схеме, где источник напр жени (аккумул тор ) включен в диагональ сдвоен .ного моста, собранного на резисторах 12,13,14 и 15. Соленоиды б под- ключеHbj к общей точке (между резисторами 13,14) и движку переменного резистора 12 через реостат 16 (первый выход). Катушка 7 подключена к общей точке и движку переменного резистора 15 через реостат 17 (второй выход ) .The ends of the solenoids b and coil 7 are brought out and connected to an adjustable current source 11, which can be made according to the above scheme, where the voltage source (battery) is connected to the dual diagonal of the bridge assembled on resistors 12,13,14 and 15 The solenoids b are connected to the common point (between resistors 13,14) and the variable resistor 12 through the resistor 16 (first output). The coil 7 is connected to a common point and the variable resistor motor 15 through a rheostat 17 (second output).

Астатический магнитометр работает следующим образом.Astatic magnetometer works as follows.

Образец 10 вещества или горной породы, установленный вблизи полюса одного из магнитов 2, взаимЬдейству1ет с -последним. Момент вращени чувствительного элемента при малых углах отклонени пропорционален интенсивности намагничени образца. Следовательно , угол отклонени , наблкщаемый посредством автоколлиматора 9, вл етс мерой магнитного момента (интенсивности намагничени ) или магнитной восприимчивости. Прибор предварительно градуируют с помощью эталонных образцов 1амагниченности или магнитной восприимчивости.Sample 10 of a substance or rock, mounted near the pole of one of the magnets 2, interacts with the last one. The moment of rotation of the sensitive element at small angles of deflection is proportional to the intensity of magnetization of the sample. Therefore, the deflection angle computed by the autocollimator 9 is a measure of the magnetic moment (intensity of magnetization) or magnetic susceptibility. The device is pre-calibrated using reference samples 1 magnetization or magnetic susceptibility.

При движении магнитов 2 в полост х металлических цилиндров 5 индуцируютс вихревые токи, величина которых пропорциональна скорости перемещени магнитов, а направление таково, что, взаимодейству с магнитами, они преп тствуют , их движению. Таким образом, Дйлййдрй вйгкЗЛ й Мт роль магнитоиндукционных демпферов. Эффективность демпфировани зависит от величины зазора между магнитами и стенками полостей, а также от проводимости цилиндров 5. Подбира соответствующим образом эти параметры, можно обеспечить критический режим демпфировани чувствительного элемента. Посто нный ток, протека через соленоиды б, создают В них встречные магнитные потоки. Если взаимодействующие (ближние) полюсы йагнйта и Сб.лёноида совпадают по знаку,. между обеими парами полюсОв пройСхбдйт взаимное отталкивание и чувствительность подвижного элемента уменьшаетс . При перемене пол рности тОка чувстййтельность увеличиваетс . С пбйещьй перё1«1енного резистора 12 и реостата 16, соответственно грубо и точно можно мен ть в широких пределах величину тока и ..его пол рйость,а, следовательно, мен ть и чувствительность магнитометра Оставл рассто ние между измер емым образцом и полюсом магнита неизменным Параметры соленоидов и их геометрическое расположение относительно концов магнитов выбираютс одинаковыми.When the magnets 2 move in the cavity of the metal cylinders 5, eddy currents are induced, the magnitude of which is proportional to the speed of movement of the magnets, and the direction is such that, interacting with the magnets, they interfere with their movement. Thus, the Dyidydry VygKL th Mt is the role of magnetic induction dampers. The effectiveness of the damping depends on the size of the gap between the magnets and the walls of the cavities, as well as on the conductivity of the cylinders 5. By selecting these parameters appropriately, a critical mode of damping of the sensitive element can be ensured. A constant current, flow through the solenoids b, create in them a counter-magnetic fluxes. If the interacting (near) poles of the jagnite and the St Llenoid coincide in sign ,. the mutual repulsion between the two pairs of poles of the prochSdate and the sensitivity of the moving element is reduced. With a change in the polarity of the TOK, the sensitivity increases. The first resistor of the resistor 12 and the rheostat 16, respectively, roughly and accurately, the current and its field can be varied within wide limits and, consequently, the sensitivity of the magnetometer can be changed. Leaving the distance between the sample and the magnet pole unchanged The parameters of the solenoids and their geometrical arrangement relative to the ends of the magnets are chosen to be the same.

Варьиру аналогичным образом величиной и направлением тока в катушке 7 (с помощью переменного резистора 15 и реостата 17), можно тем самым осуществл ть различные функции, св занные с измерени м например: 5 устран ть возможную неидентичность соленоидов и механической балансировки , смещение нул при неточной установке по уровню и т.д. При этом точность установки нул получает- с высокой, так как к прибору нет необходимости прикладывать механические усили , к которым он весьма чувствителен .By varying in the same way the magnitude and direction of the current in the coil 7 (using an alternating resistor 15 and rheostat 17), various functions related to measurements can be carried out, for example: 5 to eliminate the possible non-identity of solenoids and mechanical balancing, zero offset when inaccurate level setting, etc. At the same time, the accuracy of the zero setting is obtained with high, since there is no need to apply mechanical forces to the device, to which it is very sensitive.

Введение дополнительных элементов 15 в виде катушек коррекции чувствительности и нул , намотанных на металлических каркасах, и регулируемого источника тока незначительно усложн ют |прибор, однако позвол ет отказатьс 20 от сложных механических корректоров. Помимо этого, в соответствии с поставленной целью достигаетс практически неограниченный диапазон по чувствительности , как в сторону ее увели- 25 чени , так к ъ сторону снижени ; быстрое затухание чувствительного элемента; возможность коррекции нул в .широких пределах с заданной точностью.The introduction of additional elements 15 in the form of sensitivity correction coils and zero wound on metal frames and an adjustable current source slightly complicates the device, however, it allows refusing from 20 complex mechanical correctors. In addition, in accordance with the goal, a practically unlimited range of sensitivity is achieved, both in the direction of its increase, as well as in the downward direction; rapid attenuation of the sensitive element; the possibility of zero correction in wide limits with a given accuracy.

Claims

1. Reznik E.E.Portable astatic magnetometer MA-21, Sb. Geophysical equipment ..Vyp.29 Nedra {196 €

i.Herbert Sclfimidt tin Tors-ions Sosreptometer una Eisentre-tViei-ts-PrijEaieraljSDn rum iQ-iarig n Bestetien des QeornogT etiscVien 3nstituts Potsdavn, T / kbViJt2 t-cnVIsshart 2010

9

gtg

, 7 /