RU2218577C2 - Procedure measuring complete vector of magnetic field and facility for its realization - Google Patents

Procedure measuring complete vector of magnetic field and facility for its realization Download PDF

Info

Publication number
RU2218577C2
RU2218577C2 RU2001130411/09A RU2001130411A RU2218577C2 RU 2218577 C2 RU2218577 C2 RU 2218577C2 RU 2001130411/09 A RU2001130411/09 A RU 2001130411/09A RU 2001130411 A RU2001130411 A RU 2001130411A RU 2218577 C2 RU2218577 C2 RU 2218577C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic field
vector
axis
field
flux
Prior art date
Application number
RU2001130411/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001130411A (en
Inventor
С.К. Прищепов
К.Р. Валитов
Original Assignee
Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Уфимский государственный авиационный технический университет filed Critical Уфимский государственный авиационный технический университет
Priority to RU2001130411/09A priority Critical patent/RU2218577C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2218577C2 publication Critical patent/RU2218577C2/en
Publication of RU2001130411A publication Critical patent/RU2001130411A/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

FIELD: development of geophysical equipment and magnetometers measuring permanent magnetic field both by modulus and direction. SUBSTANCE: salient feature of invention lies in bringing of system of three mutually orthogonal rigidly fixed ferrosondes placed at angle of 54.735 degrees with axis of instrument case into magnetic field. Measurements are conducted while instrument is oriented in space with due account of reference field directed along axis of instrument case. Modulus of complete vector of measured magnetic field is computed as root from sum of squares of signals of all three mutually orthogonal ferrosondes. Plane common for vector of measured magnetic field and field formed by reference pulse generator is found by equality of changes of resultant informative signal of three ferrosondes with equal deviations of axis of instrument case relative to given plane. True direction of vector of measured magnetic field is established by equality of signals of all three ferrosondes as each of them occupies equivalent angular position with regard to complete vector of measured magnetic field and this angular position corresponds to optimal sensitivity of ferrosondes. EFFECT: raised accuracy of measurement of magnetic effects. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при проектировании геофизической аппаратуры и создании магнитометров для измерения постоянных магнитных полей как по модулю, так и по направлению. The invention relates to the field of measurement technology and can be used in the design of geophysical equipment and the creation of magnetometers for measuring constant magnetic fields both modulo and in direction.

Известен способ определения полного пространственного вектора магнитного поля, заключающийся в последовательном определении магнитных составляющих по трем взаимно ортогональным направлениям Нx, Нy и Hz с помощью одного феррозонда, который последовательно ориентируется по каждой составляющей (Афанасьев Ю.В. Феррозонды. Л., "Энергия", 1969, стр.148). A known method for determining the total spatial vector of the magnetic field, which consists in sequentially determining the magnetic components in three mutually orthogonal directions Hx, Hy and Hz using one flux probe, which is sequentially oriented along each component (Afanasyev Yu.V. Ferrozond. L., "Energy" 1969, p. 144).

Недостатками данного способа являются:
1) сложность измерений, связанная с необходимостью последовательного ориентирования феррозонда;
2) большая погрешность измерений в угловых положениях оси чувствительности феррозонда, близких к линии действия вектора измеряемого магнитного поля, обусловленная тем, что информационный сигнал изменяется по функции косинуса.
The disadvantages of this method are:
1) the complexity of the measurements associated with the need for consistent orientation of the flux gate;
2) a large measurement error in the angular positions of the axis of sensitivity of the flux-gate, close to the line of action of the vector of the measured magnetic field, due to the fact that the information signal varies according to the cosine function.

Известен феррозондовый датчик азимута для измерения горизонтальной составляющей магнитного поля Земли, содержащий подложку из диэлектрического материала с выполненными на ней параллельно друг другу профилированными пазами, в которых размещены два одинаковых сердечника в виде тонких стержней из немагнитного материала с нанесенной на них ферромагнитной пленкой, причем он снабжен дополнительными тонкими стержнями из немагнитного материала с нанесенной на них ферромагнитной пленкой, а на подложке выполнены дополнительные профилированные пазы ортогонально основным, при этом дополнительные тонкие стержни из немагнитного материала с нанесенной на них ферромагнитной пленкой размещены в дополнительных пазах (а.с. СССР 1158749, Е 21 В 47/02, 1985 г.). A fluxgate azimuth sensor is known for measuring the horizontal component of the Earth’s magnetic field, containing a substrate of dielectric material with profiled grooves made on it parallel to each other, in which two identical cores are placed in the form of thin rods of non-magnetic material with a ferromagnetic film deposited on them, and it is equipped with additional thin rods of non-magnetic material with a ferromagnetic film deposited on them, and additional profiles are made on the substrate These grooves are orthogonal to the main ones, while additional thin rods of non-magnetic material with a ferromagnetic film deposited on them are placed in additional grooves (AS USSR 1158749, E 21 V 47/02, 1985).

Основными недостатками данного устройства являются:
1) работа датчика только в плоскости горизонта, то есть невозможность измерения им полного вектора магнитного поля Земли;
2) оси чувствительности ортогональных феррозондов не лежат в одной плоскости, так как пазы расположены один над другим;
3) полуэлементы каждого из дифференциальных феррозондов несоосны;
4) пазы имеют прямоугольную форму, что может привести к деформации обмоток феррозонда;
5) ориентация осей чувствительности феррозондов по вектору опорного поля зависит от углового положения корпуса прибора.
The main disadvantages of this device are:
1) the operation of the sensor only in the horizon, that is, the impossibility of measuring the full vector of the Earth's magnetic field;
2) the sensitivity axes of orthogonal fluxgates do not lie in the same plane, since the grooves are located one above the other;
3) the semi-elements of each of the differential flux gates are misaligned;
4) the grooves are rectangular in shape, which can lead to deformation of the flux-gate windings;
5) the orientation of the sensitivity axes of the fluxgates along the vector of the reference field depends on the angular position of the device body.

Известно также устройство с источником опорного поля в виде колец Гельмгольца на корпусе прибора, в котором проекции вектора опорного поля на оси чувствительности феррозондов содержат информацию об угловом положении прибора (Афанасьев Ю.В. Феррозонды. Л., "Энергия", 1969, стр. 146). It is also known a device with a source of the reference field in the form of Helmholtz rings on the instrument body, in which the projections of the reference field vector on the sensitivity axis of the flux gates contain information about the angular position of the instrument (Afanasyev Yu.V. Ferrozond. L., "Energy", 1969, p. 146).

Основными недостатками данного устройства являются:
1) наличие подвижных частей феррозондового датчика, что ведет к слабой виброустойчивости;
2) ограничение частоты опорного поля, вследствие инерционности феррозондов с многовитковыми обмотками и объемными сердечниками, и, как следствие, недостаточное быстродействие прибора и усложнение схемы преобразования информативного сигнала.
The main disadvantages of this device are:
1) the presence of moving parts of the flux-gate sensor, which leads to weak vibration resistance;
2) the limitation of the frequency of the reference field, due to the inertia of the flux gates with multi-turn windings and volume cores, and, as a result, the insufficient speed of the device and the complexity of the conversion circuit of the informative signal.

Известно устройство для осуществления способа изготовления трехкомпонентного датчика магнитного поля с тремя взаимно ортогональными феррозондами, образующими базис. Это устройство снабжено тремя блоками ориентации, расположенными внутри опорной фигуры, каждый из которых выполнен в виде параллелепипеда со штоком, на котором закреплен магниточувствительный элемент датчика, и механизмом для углового перемещения по двум взаимно перпендикулярным направлениям, а опорная фигура выполнена в виде пространственного угла, образованного тремя взаимно ортогональными пересекающимися плоскостями (а.с. СССР 901905, G 01 R 33/02, 1982 г.). A device is known for implementing a method of manufacturing a three-component magnetic field sensor with three mutually orthogonal flux-gates forming a basis. This device is equipped with three orientation blocks located inside the reference figure, each of which is made in the form of a parallelepiped with a rod on which the magnetically sensitive element of the sensor is fixed, and a mechanism for angular movement in two mutually perpendicular directions, and the reference figure is made in the form of a spatial angle formed by three mutually orthogonal intersecting planes (AS USSR 901905, G 01 R 33/02, 1982).

Основными недостатками данного устройства являются:
1) большие габариты;
2) технологическая сложность осуществления способа, в частности:
- сложность механических устройств точного ориентирования осей чувствительности взаимно ортогонально;
- сложность механических приспособлений, закрепляющих датчик в корпусе измерительного прибора.
The main disadvantages of this device are:
1) large dimensions;
2) the technological complexity of the method, in particular:
- the complexity of the mechanical devices for precise orientation of the sensitivity axes is mutually orthogonal;
- the complexity of the mechanical devices that secure the sensor in the housing of the measuring device.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является феррозондовый датчик магнитного поля, выполненный в виде трех ортогонально расположенных и жестко закрепленных феррозондов, оси чувствительности двух из которых лежат в одной плоскости, ортогональной оси корпуса прибора, а ось чувствительности третьего, расположенного на заданном расстоянии от этой плоскости, совмещена с осью корпуса прибора (Ковшов Г.Н., Миловзоров Г. В. , Прищепов С.К. Обобщенная структура феррозондового инклинометра // Информационно-измерительная техника в нефтяной и нефтехимической промышленности: Межвузовский научно-тематический сборник. Уфа, 1983, с. 17-22). The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a flux-gate magnetic field sensor made in the form of three orthogonally located and rigidly fixed flux-gates, the sensitivity axes of two of which lie in the same plane orthogonal to the axis of the instrument housing, and the sensitivity axis of the third, located at a given distance from this plane, combined with the axis of the instrument housing (Kovshov G.N., Milovzorov G.V., Prishchepov S.K. Generalized structure of a flux-gate inclinometer // Information Onon-measuring equipment in the oil and petrochemical industry: Interuniversity scientific and thematic collection (Ufa, 1983, pp. 17-22).

Данный датчик имеет недостатки:
1) феррозонд, расположенный соосно корпусу прибора, не изменяет информационный сигнал при эволюциях корпуса по визирному углу;
2) феррозонды, оси чувствительности которых ортогональны оси корпуса прибора, не изменяют информационный сигнал при воздействии источника опорного поля, действующего по оси корпуса прибора, например в виде соленоида, размещенного на корпусе прибора;
3) несимметричное расположение полуэлементов феррозондов относительно общего начала координат, что не позволяет без погрешности определить направление магнитной аномалии.
This sensor has disadvantages:
1) the fluxgate, located coaxially with the instrument case, does not change the information signal during the evolution of the case along the line of sight;
2) flux-gates, the sensitivity axes of which are orthogonal to the axis of the device’s body, do not change the information signal when the source of the reference field acts along the axis of the device’s body, for example, in the form of a solenoid placed on the device’s body;
3) the asymmetric arrangement of the semi-elements of the flux gates relative to the general origin, which does not allow to determine the direction of the magnetic anomaly without error.

Задача изобретения - повышение точности измерения магнитных воздействий за счет возможности измерения полных векторов магнитного поля как по модулю, так и по направлению. The objective of the invention is to increase the accuracy of measuring magnetic effects due to the ability to measure the full vectors of the magnetic field both modulo and in direction.

Указанная задача достигается тем, что в способе измерения полного вектора магнитного поля, заключающемся в последовательном ориентировании одного феррозонда в горизонтальной и вертикальной плоскостях составляющих измеряемого поля, в отличие от прототипа, вводят жестко закрепленную систему из трех взаимно ортогональных феррозондов, расположенных под углом 54,735o к оси корпуса прибора, а измерения проводят, ориентируя прибор в пространстве с учетом опорного поля, направленного вдоль оси корпуса прибора, причем плоскость, общую для вектора измеряемого магнитного поля и поля, создаваемого генератором опорных импульсов, определяют по равенству изменений результирующего информативного сигнала трех феррозондов при равных ортогональных отклонениях оси корпуса прибора относительно данной плоскости, а истинное направление вектора измеряемого магнитного поля определяют по равенству сигналов всех трех феррозондов, так как каждый из них занимает равнозначное угловое положение относительно полного вектора действия измеряемого магнитного поля, и это угловое положение соответствует оптимальной чувствительности феррозондов.This task is achieved by the fact that in the method of measuring the full vector of the magnetic field, which consists in sequentially orienting one flux gate in the horizontal and vertical planes of the components of the measured field, in contrast to the prototype, a rigidly fixed system of three mutually orthogonal flux gates located at an angle of 54.735 o to the axis of the device’s case, and measurements are carried out, orienting the device in space, taking into account the reference field directed along the axis of the device’s case, and the plane common to the vector and the measured magnetic field and the field created by the reference pulse generator are determined by the equality of changes in the resulting informative signal of the three flux gates with equal orthogonal deviations of the axis of the device’s body relative to this plane, and the true direction of the vector of the measured magnetic field is determined by the equality of the signals of all three flux gates, since each of these, it occupies an equivalent angular position relative to the total action vector of the measured magnetic field, and this angular position corresponds to tstvuet ferroprobes optimum sensitivity.

Поставленная задача достигается также тем, что в устройстве, состоящем из трех взаимно ортогональных феррозондов, образующих ортонормированный базис в пространстве, в отличие от прототипа, базис из трех феррозондов расположен в пространстве таким образом, что каждый из феррозондов образует угол 54,735o с осью корпуса прибора и, соответственно, с осью обмотки источника опорного поля, а при измерениях и с вектором действия измеряемого магнитного поля, причем полуэлементы феррозондов с бифилярно намотанными сигнальной обмоткой и обмоткой возбуждения жестко закреплены в профилированных треугольных пазах и расположены соосно.The task is also achieved by the fact that in a device consisting of three mutually orthogonal fluxgates, forming an orthonormal basis in space, in contrast to the prototype, the basis of three fluxgates is located in space so that each of the fluxgates forms an angle of 54.735 o with the axis of the device body and, accordingly, with the axis of the winding of the source of the reference field, and during measurements with the action vector of the measured magnetic field, moreover, the half-elements of flux gates with bifilarly wound signal winding and winding in excitation rigidly fixed in the triangular shaped grooves and are arranged coaxially.

Существо устройства поясняется чертежами. На фиг.1 представлена структура первичного феррозондового преобразователя, на фиг.2 - структурная схема датчика. The essence of the device is illustrated by drawings. Figure 1 presents the structure of the primary flux-gate transducer, figure 2 is a structural diagram of the sensor.

Первичный феррозондовый преобразователь (фиг.1) представляет собой основание 1 из немагнитного материала, например алюминия, которое помещено в промежуточную оболочку 2 с намотанной обмоткой соленоида 3. Промежуточная оболочка 2, в свою очередь, расположена в корпусе прибора 4. Основание 1 представляет собой деталь в виде двух соосных конусов с соединенными вершинами. По образующим конусов прорезаны профилированные треугольные пазы 5, 6, 7 (на чертежах не показан), 8, 9, 10 для укладки полуэлементов феррозондов 11, 12, 13 (на чертежах не показан), 14, 15, 16. The primary fluxgate transducer (figure 1) is a base 1 of non-magnetic material, for example aluminum, which is placed in an intermediate shell 2 with a wound coil of a solenoid 3. The intermediate shell 2, in turn, is located in the housing of the device 4. The base 1 is a part in the form of two coaxial cones with connected vertices. Profiled triangular grooves 5, 6, 7 (not shown in the drawings), 8, 9, 10 for laying half-elements of flux gates 11, 12, 13 (not shown in the drawings), 14, 15, 16 are cut along the generatrices of the cones.

Схема преобразования сигнала (фиг.2) включает в себя обмотку соленоида 3, генератор опорного поля 17, феррозонды 18, 19, 20, коммутатор 21, устройство обработки сигнала 22 и микроЭВМ 23. The signal conversion circuit (Fig. 2) includes a solenoid winding 3, a reference field generator 17, flux gates 18, 19, 20, a switch 21, a signal processing device 22, and a microcomputer 23.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При наличии внешнего магнитного поля в измерительных обмотках каждого из трех феррозондов 18, 19, 20, образующих ортонормированный базис, появляются составляющие информативного сигнала. Далее составляющие информативного сигнала поступают в коммутатор 21, который пропускает их поочередно в устройство обработки сигнала 22, где происходит выделение полезного информативного сигнала, а также преобразование его в однополярное линейно изменяющееся напряжение, которое поступает на микроЭВМ 23, где происходит окончательная обработка информативного сигнала и осуществляются математические операции возведения составляющих информативного сигнала в квадрат, суммирования и извлечения корня, и представление результатов на экране дисплея. МикроЭВМ 23 также управляет работой коммутатора 21. In the presence of an external magnetic field in the measuring windings of each of the three fluxgates 18, 19, 20, forming an orthonormal basis, components of an informative signal appear. Next, the components of the informative signal enter the switch 21, which passes them alternately to the signal processing device 22, where the useful informative signal is extracted, as well as converting it into a unipolar linearly varying voltage, which is supplied to the microcomputer 23, where the final processing of the informative signal takes place and are carried out mathematical operations of squaring the components of an informative signal, summing and extracting the root, and presenting the results on the screen ispleya. The microcomputer 23 also controls the operation of the switch 21.

Пример конкретного выполнения способа. An example of a specific implementation of the method.

Первоначально прибор помещают в исследуемое магнитное поле и регистрируют текущее значение полного вектора магнитного поля как

Figure 00000002

где Т - модуль полного вектора измеряемого магнитного поля;
Тx - составляющая полного вектора магнитного поля по оси Х (сигнал первого феррозонда);
Тy - составляющая полного вектора магнитного поля по оси Y (сигнал второго феррозонда);
Tz - составляющие полного вектора магнитного поля по оси Z (сигнал третьего феррозонда).Initially, the device is placed in the studied magnetic field and the current value of the total magnetic field vector is recorded as
Figure 00000002

where T is the absolute value of the total vector of the measured magnetic field;
T x is the component of the full magnetic field vector along the X axis (signal of the first flux gate);
T y is the component of the total magnetic field vector along the Y axis (signal of the second flux gate);
T z are the components of the full vector of the magnetic field along the Z axis (signal of the third flux gate).

Таким образом, предварительно определяют модуль магнитного поля. Thus, the magnetic field modulus is preliminarily determined.

Затем прибор ориентируют примерно по направлению вектора магнитного поля. Для этого, перемещениями прибора в исследуемом магнитном поле достигают приблизительного равенства показаний сигналов всех трех ферррозондов 18, 19, 20. Then the device is oriented approximately in the direction of the magnetic field vector. To do this, by moving the device in the magnetic field under study, they achieve an approximate signal reading of all three fluxgates 18, 19, 20.

Включают генератор опорного поля 17, и генерируемый сигнал поступает на обмотку соленоида 3, расположенную вдоль оси корпуса прибора и жестко закрепленную поверх основного феррозондового блока. В результате создается магнитное поле, соизмеримое с исследуемым полем по модулю и противоположное по направлению. The generator of the reference field 17 is turned on, and the generated signal is fed to the winding of the solenoid 3, located along the axis of the instrument housing and rigidly fixed on top of the main fluxgate block. As a result, a magnetic field is created that is commensurate with the field under investigation modulo and opposite in direction.

Далее находят плоскость, общую для вектора измеряемого магнитного поля и вектора магнитного поля, создаваемого генератором опорного поля. Для этого прибор отклоняют от текущего положения относительно своей оси в противоположные стороны на один и тот же угол порядка 5-7o, при этом регистрируют величины изменения суммарного магнитного поля измеряемого поля и поля, создаваемого генератором опорного поля. Если изменения магнитного поля не равны между собой, то изменяют плоскость отклонения прибора, и в новой плоскости заново определяют величины изменения магнитного поля при отклонениях прибора. Эти операции повторяют до тех пор, пока не будет найдено такое положение прибора, при котором отклонение его в противоположные стороны будет вызывать равные изменения магнитного поля. В таком положении прибора плоскость, перпендикулярная плоскости отклонения, будет общей для обоих векторов - вектора измеряемого полного магнитного поля и вектора, создаваемого генератором опорного поля.Next, find a plane common to the vector of the measured magnetic field and the vector of the magnetic field created by the reference field generator. To do this, the device is deviated from the current position on its axis in opposite directions by the same angle of the order of 5-7 o , while the magnitude of the change in the total magnetic field of the measured field and the field created by the reference field generator is recorded. If the changes in the magnetic field are not equal to each other, then the plane of deviation of the device is changed, and in the new plane the magnitude of the change in the magnetic field is determined again with deviations of the device. These operations are repeated until such a position of the device is found that deviation of it in opposite directions will cause equal changes in the magnetic field. In this position of the device, a plane perpendicular to the plane of deviation will be common to both vectors — the vector of the measured total magnetic field and the vector created by the reference field generator.

После определения общей плоскости действия вектора измеряемого полного магнитного поля и вектора, создаваемого генератором опорного поля, выключают генератор опорного поля, и угловым перемещением оси прибора в найденной плоскости определяют такое его положение, при котором составляющие информативного сигнала всех трех феррозондов строго равнозначны. В этом положении прибор ориентирован точно по направлению вектора измеряемого магнитного поля. After determining the total plane of action of the vector of the measured total magnetic field and the vector generated by the reference field generator, the reference field generator is turned off, and its position is determined by angular displacement of the device axis in the found plane, at which the components of the informative signal of all three flux gates are strictly equivalent. In this position, the device is oriented exactly in the direction of the vector of the measured magnetic field.

После определения направления вектора магнитного поля проводят проверку величины модуля, так как ориентация прибора по направлению измеряемого магнитного поля соответствует оптимальной чувствительности к изменению угла наклона корпуса прибора, либо к изменению направления действия возмущающего поля. After determining the direction of the magnetic field vector, the magnitude of the module is checked, since the orientation of the device in the direction of the measured magnetic field corresponds to optimal sensitivity to a change in the angle of inclination of the device body, or to a change in the direction of action of the disturbing field.

При всем многообразии конструкций датчиков магнитного поля с использованием феррозондов в научно-технической литературе не приводится по мнению авторов такой, в которой, без существенных ее изменений, была бы реализована заявляемая совокупность взаимосвязанных отличительных признаков:
1) возможность измерения полного вектора магнитной индукции;
2) возможность измерения визирного угла, обусловленная наклонным расположением конструкции в пространстве;
3) конструкция изделия, позволяющая располагать полуэлементы феррозондов соосно;
4) повышенная чувствительность к изменению угла наклона корпуса прибора, либо к изменению направления действия возмущающего поля;
5) повышенная вибропрочность и виброустойчивость, обусловленная треугольным профилем паза;
6) повышенное отношение "сигнал-фон", обусловленное идентичностью намотки сигнальной обмотки и обмотки возбуждения;
7) высокая частота информационного сигнала, обусловленная высокой частотой опорного поля;
8) малые габариты и при этом высокая точность измерений;
9) тонкопленочные сердечники, обусловливающие высокое быстродействие обработки сигнала;
10) малая индуктивность обмоток, также ведущая к увеличению быстродействия. Вследствие этого, собственная частота задающего генератора может достигать значения Fген.собст=1 МГц, а частота опорного поля, модулирующего сигналы феррозондов Fоп=0,01•Fген.собст=10 кГц, лежит в пределах: от 100 Гц до 10 кГц.
With all the variety of designs of magnetic field sensors using flux gates, the scientific and technical literature is not presented in the authors' opinion as one in which, without significant changes, the claimed combination of interrelated distinctive features would be implemented:
1) the ability to measure the full vector of magnetic induction;
2) the ability to measure the line of sight due to the inclined arrangement of the structure in space;
3) the design of the product, allowing to arrange the half elements of the flux gates coaxially;
4) increased sensitivity to a change in the angle of inclination of the device body, or to a change in the direction of action of a disturbing field;
5) increased vibration resistance and vibration resistance due to the triangular groove profile;
6) an increased signal-to-background ratio due to the identity of the signal winding and the field winding;
7) the high frequency of the information signal due to the high frequency of the reference field;
8) small dimensions and high measurement accuracy;
9) thin-film cores, causing a high speed signal processing;
10) low inductance of the windings, also leading to an increase in speed. As a result of this, the natural frequency of the master oscillator can reach the value of F gene.const = 1 MHz, and the frequency of the reference field modulating the signals of the flux gates F op = 0.01 • F gene.const = 10 kHz lies in the range from 100 Hz to 10 kHz

Claims (2)

1. Способ измерения полного вектора магнитного поля, заключающийся в последовательном ориентировании одного феррозонда в горизонтальной и вертикальной плоскостях, составляющих измеряемого поля, отличающийся тем, что вводят жестко закрепленную систему из трех взаимно ортогональных феррозондов, расположенных под углом 54,735° к оси корпуса прибора, а измерения проводят, ориентируя прибор в пространстве с учетом опорного поля, направленного вдоль оси корпуса прибора, и вычисляя модуль полного вектора измеряемого магнитного поля как корень из суммы квадратов сигналов всех трех взаимно ортогональных феррозондов, причем плоскость, общую для вектора измеряемого магнитного поля и поля, создаваемого генератором опорных импульсов, определяют по равенству изменений результирующего информативного сигнала трех феррозондов при равных ортогональных отклонениях оси корпуса прибора относительно данной плоскости, а истинное направление вектора измеряемого магнитного поля определяют по равенству сигналов всех трех феррозондов, так как каждый из них занимает равнозначное угловое положение относительно полного вектора измеряемого магнитного поля, и это угловое положение соответствует оптимальной чувствительности феррозондов.1. The method of measuring the full vector of the magnetic field, which consists in sequentially orienting one flux gate in the horizontal and vertical planes that make up the measured field, characterized in that a rigidly fixed system of three mutually orthogonal flux gates located at an angle of 54.735 ° to the axis of the device’s body is introduced, and the measurements are carried out, orienting the device in space, taking into account the reference field directed along the axis of the device body, and calculating the absolute value of the total vector of the measured magnetic field as the root from the sum of the squares of the signals of all three mutually orthogonal fluxgates, and the plane common to the vector of the measured magnetic field and the field generated by the reference pulse generator is determined by the equality of the changes in the resulting informative signal of the three fluxgates with equal orthogonal deviations of the axis of the device relative to this plane, and the true direction the vectors of the measured magnetic field are determined by the equality of the signals of all three flux gates, since each of them occupies an equivalent angular position relative to the full vector of the measured magnetic field, and this angular position corresponds to the optimal sensitivity of the flux gates. 2. Устройство для измерения полного вектора магнитного поля, состоящее из трех взаимно ортогональных феррозондов, образующих ортонормированный базис в пространстве, отличающееся тем, что базис из трех феррозондов расположен в пространстве таким образом, что каждый из феррозондов образует угол 54,735° с осью корпуса прибора и, соответственно, с осью обмотки источника опорного поля, а при измерениях и с вектором действия измеряемого магнитного поля, причем полуэлементы феррозондов с бифилярно намотанными сигнальной обмоткой и обмоткой возбуждения расположены соосно и жестко закреплены в профилированных треугольных пазах в основании из немагнитного материала, которое выполнено в виде двух соосных конусов с соединенными вершинами и помещено в промежуточную оболочку с намотанной обмоткой соленоида, промежуточная оболочка расположена в корпусе прибора, информативные сигналы от трех феррозондов поступают на коммутатор, который пропускает их поочередно в устройство обработки сигнала и далее на микроЭВМ, которая также управляет работой коммутатора.2. A device for measuring the total magnetic field vector, consisting of three mutually orthogonal flux gates, forming an orthonormal basis in space, characterized in that the base of three flux gates is located in space so that each of the flux gates forms an angle of 54.735 ° with the axis of the device’s body and , respectively, with the axis of the winding of the source of the reference field, and during measurements with the action vector of the measured magnetic field, moreover, the half-elements of flux gates with bifilarly wound signal windings and excitation windings The waits are located coaxially and rigidly fixed in profiled triangular grooves at the base of non-magnetic material, which is made in the form of two coaxial cones with connected vertices and placed in an intermediate shell with a wound solenoid winding, the intermediate shell is located in the device body, informative signals from three flux probes are sent to a switch that passes them alternately to the signal processing device and then to the microcomputer, which also controls the operation of the switch.
RU2001130411/09A 2001-11-09 2001-11-09 Procedure measuring complete vector of magnetic field and facility for its realization RU2218577C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001130411/09A RU2218577C2 (en) 2001-11-09 2001-11-09 Procedure measuring complete vector of magnetic field and facility for its realization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001130411/09A RU2218577C2 (en) 2001-11-09 2001-11-09 Procedure measuring complete vector of magnetic field and facility for its realization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2218577C2 true RU2218577C2 (en) 2003-12-10
RU2001130411A RU2001130411A (en) 2004-08-27

Family

ID=32065641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001130411/09A RU2218577C2 (en) 2001-11-09 2001-11-09 Procedure measuring complete vector of magnetic field and facility for its realization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2218577C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751462C1 (en) * 2020-11-06 2021-07-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Method for studying structure of magnetic fields using laser radiation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КОВШОВ Г.Н. и др. Обобщенная структура феррозондового инклинометра. Информационно-измерительная техника в нефтяной и нефтехимической промышленности. Межвузовский научно-тематический сборник. - Уфа, 1981, с. 17-22. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2751462C1 (en) * 2020-11-06 2021-07-14 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Method for studying structure of magnetic fields using laser radiation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102853760B (en) Method for calibrating verticality of magnetic shaft of three-shaft magnetic sensor
EP0363370B1 (en) A roll-independent magnetometer system
US4849696A (en) Apparatus for determinig the strength and direction of a magnetic field, particularly the geomagnetic field
CA1308551C (en) Electronic digital compass
CN112130217B (en) System and method for electrically detecting included angle between geometric axis and magnetic axis of coil vector magnetometer
JPH02503235A (en) magnetic position detector
US5689445A (en) Electronic compass and attitude sensing system
Sapunov et al. Ground overhauser DNP geophysical devices
Bowden Detection coil systems for vibrating sample magnetometers
Ripka et al. Chapter three magnetic sensors: Principles and applications
WO1993014370A1 (en) Method for measuring position and angle
US5329269A (en) Single core triaxial flux-gate magnetometer
US1906271A (en) Method and apparatus for determining underground structure
RU2218577C2 (en) Procedure measuring complete vector of magnetic field and facility for its realization
US3387377A (en) Magnetometer utilizing a magnetic core rotated within a stationary coil perpendicular to the coil axis
US3471777A (en) Differential magnetometer having parallel rotating fields and associated sensing circuitry
RU138023U1 (en) DEVICE FOR CALIBRATING A THREE-COMPONENT MAGNETOMETER
Djamal et al. Development of fluxgate sensors and its applications
US2490102A (en) Magnetic field angular gradientometer
Indrasari et al. A magnetic distance sensor with high sensitivity based on double secondary coil of fluxgate
RU2815766C1 (en) Method of measuring coordinates of magnetic dipole
RU2751577C1 (en) Three-axis induction magnetometer with self-calibration
RU2793393C1 (en) Method for measuring the semi-axes of the full polarization ellipse of the magnetic field and a device for its implementation
RU2252422C1 (en) Method and device for measuring electric current
RU2261456C1 (en) Method and device for measuring parameters characterizing magnetization of object

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20031110