Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Приборы, работающие по принципу второй гармоники
|
|
Индукция В намагничиваемого тела связана довольно сложной зависимостью с намагничивающим полем Н. Представим эту зависимость в виде степенного ряда
В = 
, (3.10)
где ак – некоторые коэффициенты, зависящие от геометрических и магнитных параметров образца, в котором возбуждается индукция.
Величина индукции зависит от направления приложенного магнитного поля, которое изменяет знак степени к. С учетом этого формулу (3.10) следует записать в виде ряда
В = 
.
Если в обмотки возбуждения подается переменное поле с частотой ω, то возникает переменное магнитное поле с той же частотой, равное
Н = Но е jω t .
В этом случае
В = 
. (3.11)
В каждый момент времени в обеих катушках индукции будут равны и противоположны по знаку, следовательно, суммарный эффект от их действия будет равен нулю. ЭДС в измерительной катушке не возникает.
Если работа феррозонда выполняется во внешнем постоянном магнитном поле Т, то в этом случае
В = 
. (3.12)
Ограничиваясь двумя первыми членами ряда, для первой катушки запишем
В1 = а3 Но 3 е j 3ω t + 3а3 Т Но е j 2ω t + (3а3 Т2 + а1) Но е jω t + а3 Т3 +
+ а1Т + …
Для второй катушки закон изменения индукции будет аналогичным, но изменится знак направления питаемого напряжения:
В2 = - а3 Но 3 е j 3ω t + 3 а3 Т Но е j 2ω t -
- (3 а3 Т2 + а1) Но е jω t + а3 Т3 + а1Т +…
Суммарная индукция в измерительной катушке будет равна
В = 6 а3 Т Но2 еj 2ω t + 2 а3 Т3 + а1 Т + …,
она зависима только от четных гармоник. ЭДС в измерительной обмотке найдем продифференцировав В по t,
-
ЭДС = 
. (3.13)
Полученное выражение свидетельствует о том, что индуцированная ЭДС прямо пропорциональна амплитуде внешнего магнитного поля Т.
Феррозондовые приборы измеряют относительные изменения любой (в зависимости от ориентации датчика) компоненты магнитного поля. Чувствительность магнитометров зависит от типа феррозонда и изменяется в широких пределах – от нескольких нТл до 200 нТл.
| |||
| Рис. 3.7. Феррозондовый магнитометр на теодолите |
Приоритет в разработке магниторазведочных феррозондов принадлежит геофизикам России и США. Мощным стимулом, резко ускорившим развитие феррозондового приборостроения, стали события Второй мировой войны. Стране потребовались новые аэромагнитные системы наблюдений для обнаружения подводных лодок и затонувших кораблей. В послевоенные годы потребности в высокопроизводительных феррозондовых магнитометрах многократно возросли. Наиболее востребованными оказались приборы АМ-13 и АММ-13 (второй гармоники) с порогом чувствительности в 4 нТл. Для наземных съемок в течение ряда лет применялся Z- магнитометр М-17 – феррозонд, помещенный в карданов подвес.
 |
Рис. 3.8. Современные одноосные феррозондовые магнитометры
В последнее время широкое распространение получили феррозондовые магнитометры с магниточувствительным элементом, закрепленным на зрительной трубе теодолита (рис.3.7). Такая конструкция позволяет при ориентации датчика с точностью до 1 сек. измерять любые составляющие полного вектора Т и вести учет наклонения и склонения. Научно-производственное предприятие «Геологоразведка» в настоящее время для измерения и регистрации горизонтальной и вертикальной составляющих полного вектора магнитной индукции разрабатывает переносной феррозондовый магнитометр МПФ-МГ.
Одно- и трехкомпонентные (векторные) феррозондовые приборы нашли широкое применение в скважинной магнитометрии для контроля направления хода буровых скважин, измерения магнитной восприимчивости горных пород, слагающих их стенки, и компонент внутреннего поля вдоль оси скважины. В серийной аппаратуре КМК-3, предназначенной для исследования скважин глубиной до 2000 м, датчиком магнитной восприимчивости служила индукционная катушка с ферритовым сердечником.
В скважинном наряде магнитометра ТМ-3 размещаются три взаимно ортогональных феррозонда. Ориентация датчика в пространстве производится с помощью феррозондовой следящей системы.
Чрезвычайно мощный толчок к развитию феррозондового приборостроения дали исследования космического пространства. Создавались системы, предназначенные не только для измерения внешних полей, но и для автоматической ориентации искусственных спутников Земли в геоцентрической системе координат. В 1970 г. на околоземных орбитах уже работало 40 феррозондов и еще 20 находилось в стадии подготовки. Во Франции и Германии сконструирована магнитовариационная станция с порогом чувствительности 0.5 нТл. На космической станции «Мир» в комплект аппаратуры СПРУТ-V1 входил трехкомпонентный феррозондовый магнитометр с порогом чувствительности 0.1 нТл.
Феррозондовые магнитометры (рис.3.8) используются также в магнитной дефектоскопии для обнаружения поверхностных дефектов, контроля качества проката и сварных труб, диагностики состояния рельсовых путей /7/.
|
|