Калибровочная аппаратура

Комплект градуировочный КГ – 1. Градуировочный комплект КГ-1 (рис.3.26) предназначен для формирования магнитного поля в целях градуировки полевых магнитометров. Он позволяет создавать эталонные магнитные поля в диапазонах: 15 – 50 000 нТл и 30 – 90 000 нТл.

С помощью градуировочного комплекта можно вырабатывать постоянные однородные магнитные поля различной напряженности. Путем прямого сравнения величин этих полей с показаниями исследуемого магнитометра определяется его цена деления.

Рис. 3.26. Градуировочный комплект КГ – 1: 1 – катушка Гельмгольца; 2 – миллиамперметр; 3 – соединительный кабель

Источником магнитного поля в комплекте КГ-1 являются кольца Гельмгольца, которые представляют собой катушки с определенным количеством витков, идущих в одном направлении. При пропускании тока через обмотки в центре колец создается заданная напряженность магнитного поля, зависимая от параметров обмоток. Обмотки колец питаются током от сухих элементов или аккумулятора. Напряженность поля колец регулируется изменением силы тока с помощью переменных сопротивлений, находящихся на пульте. Сила тока, проходящего по обмоткам колец, измеряется амперметром.

В настоящее время научно-производственное предприятие «Геологоразведка» для калибровки (поверки) переносных магнитометров, измеряющих модуль полного вектора геомагнитного поля, выпускает передвижную поверочную установку УПП-1 с погрешностью воспроизведения 0.7 нТл.

3.9. Аппаратура для изучения магнитных свойств

горных пород

Для измерения магнитной восприимчивости и остаточной намагниченности горных пород используется отечественная и зарубежная аппаратура. Рассмотрим принципы работы приборов для измерения только магнитных свойств, так как полная характеристика аппаратуры приводится в специальной инструктивной литературе по магнетизму и палеомагнетизму.

Магнитные свойства горных пород могут быть изучены путем измерений магнитных характеристик у образцов горных пород или по результатам магнитных наблюдений в скважине. Наиболее широко распространено измерение магнитных свойств по образцам горных пород, чаще всего исследуется величина магнитной восприимчивости, реже – естественная остаточная намагниченность. Наиболее распространенными являются магнитометрический и индукционный способы измерения. Магнитометрический способ является наиболее простым, для его применения может быть использован любой полевой магнитометр.

Астатический магнитометр МА –21 – это один из первых специальных приборов, предназначенных для определения магнитных параметров горных пород. Измерения проводятся на образцах размерами от 20х20х20 до 70х70х70 мм³.

Магнитным датчиком прибора является астазированная или астатическая система магнитов, подвешенных на упругой нити с малым коэффициентом кручения. Система состоит из двух жестко скрепленных стержневых магнитов, имеющих одинаковые магнитные моменты. Магниты направлены антипараллельно. Магнитное поле образца действует на магниты астатической системы. В результате такого действия система отклоняется от положения равновесия на угол, пропорциональный магнитному моменту исследуемого образца.

Астатический магнитометр МА-21 имеет чувствительность 10^-10нТл, погрешность измерения 5%. Прибор переносный и может быть использован как в лабораторных, так и в полевых условиях, в том числе и на кернохранилище. Разработчик и изготовитель – научно-производственное объединение (НПО) «Рудгеофизика».

Магнитометр МАЛ –036 выпускается этим же предприятием с 1981 г. Принцип действия и назначение те же, что и у МА-21. Для повышения стабильности измерения в широком температурном диапазоне в прибор встроены две астатические системы – двухмагнитная и трехмагнитная, что обеспечивает высокую точность измерения компонент вектора остаточной намагниченности и контролирует помехоустойчивость. Диапазон измерения магнитного момента составляет 3 10^-7 – 3 10^-4 А м².

LАМ-21, LАМ-22 и LАМ-24 — приборы, разработанные за рубежом, используются для измерения величины и направления остаточной намагниченности и магнитной восприимчивости. В России магнитометры серии ЛАМ широко используются, производятся они в Чехии (г.Брно) национальным предприятием «Геофизика».

Магниточувствительный элемент прибора LАМ-24 выполнен по классической схеме: два жестко закрепленных друг относительно друга постоянных магнита, подвешенные на упругой нити. Магнитные моменты магнитов одинаковы и направлены антипараллельно, чем обеспечивается астатичность системы в магнитном поле Земли. Прибор позволяет измерять вектор остаточной намагниченности в трех основных положениях: первом Гаусса, втором Гаусса и боковом Аса-Капрала. В отличие от приборов LАМ-21 и LАМ-22, астатический магнитометр LАМ-24 включает электронное счетно-решающее устройство LАМ-04, позволяющее считывать значения составляющих вектора намагниченности с цифрового табло.

В отличие от отечественных, прибор LАМ-24 непереносный, предназначен для стационарных, лабораторных исследований. Прибор обладает очень высокой чувствительностью (менее 0.01 нТл). В комплект входят астатический магнитометр LАМ –22 и пульт управления LАМ-04 с электронной схемой. Прибор работает в режиме автокомпенсации.

Измеритель магнитной восприимчивости ИМВ-2. Измерение магнитной восприимчивости горных пород ведется индукционным способом. Чувствительный элемент прибора представляет собой дифференциальный магнитный мост, который состоит из Н – образного сердечника, собранного из магнитомягкого листового пермаллоя, и обмотки возбуждения, включающей четыре катушки. Обмотки катушек выполнены так, что в диагонали моста магнитные потоки от токов, протекающих по парам катушек, компенсируют друг друга. В результате у сбалансированного моста, находящегося в немагнитной среде, суммарный поток через измерительную катушку равен нулю. При замыкании пары полюсов моста магнитным образцом равенство магнитных потоков нарушится и на концах измерительной катушки появится ЭДС, обусловленная влиянием магнитной восприимчивости образца. Питание в цепь подается от генератора.

Конструктивно прибор представлен магниточувствительным преобразователем и измерительным блоком, соединенными между собой кабелем. Каппаметр ИМВ-2 позволяет измерять магнитную восприимчивость в интервале от 25 10^-6 до 12.5 ед. СИ, разбитым на пять диапазонов: 12, 5 10^-4; 12, 5 10^-3; 12, 5 10^-2; 12, 5 10^-1 ед.СИ.

Мост КLY–2 предназначен для измерения магнитной восприимчивости горных пород и ее анизотропии в слабом переменном магнитном поле. Прибором определяется тензор восприимчивости или система из трех основных восприимчивостей и соответствующих им трех основных направлений. Прибор состоит из датчика и измерительного устройства. Измерительный диапазон находится в пределах 0, 5 10^-6 - 200 10^-3 ед.СИ. Прибор имеет чувствительность 4 10^-8 ед. СИ.

Рок-генератор ИОН–1 предназначен для определения остаточной намагниченности горных пород. Величина и направление вектора намагниченности определяются амплитудой и фазой ЭДС, наводимой в одной приемной катушке магнитным полем вращающегося образца. Амплитуда ЭДС пропорциональна проекции вектора магнитного момента образца М на плоскость, перпендикулярную оси вращения; фаза обусловлена направлением этой проекции по отношению к координатным осям, связанным с образцом. Образец горной породы вращают последовательно вокруг трех взаимно- перпендикулярных осей, определяют проекции вектора М на плоскости и затем вычисляют модуль и ориентировку. Специально изготовленный образец имеет вид кубика с ребром 24 мм. Диапазон измерений – от 5 10^-5 до 0, 1 А/м. Прибор изготовляется заводом «Геологоразведка».

Рок-генератор JR–4 предназначен для измерения остаточной намагниченности горных пород. Прибор состоит из трех отдельных блоков: накопительного, измерительного и блока питания. Образец вращается с постоянной угловой скоростью в накопителе, состоящем из пары плоских катушек, индуцируя в них переменное напряжение, амплитуда и фаза которого зависят от значения вектора намагниченности и его направления. Чувствительность прибора – 3 нТл. Исследовать можно образцы, имеющие форму кубика с ребром 20 мм или цилиндра с диаметром 25, 4мм и длиной 22мм.

Рис

Рис.3.27. Измеритель магнитной восприимчивости ИМВО-М

ИМВО-М. Лабораторный измеритель магнитной восприимчивости образцов ИМВО-М предназначен для измерения магнитной восприимчивости горных пород в условиях полевых и стационарных лабораторий (рис.3.27). Индукционный преобразователь измерителя содержит две одинаковые катушки индуктивности. Во внутреннюю полость одной из катушек вносится исследуемый образец.

Прибор КТ–5 представляет собой портативный малогабаритный каппаметр, предназначенный для измерения магнитной восприимчивости как в лабораториях, так и в полевых условиях. Прибор собран на интегральных схемах, снабжен микропроцессором. Результат измерения выдается в виде трехзначного числа на четырехразрядном цифровом табло (дисплее.) Прибор имеет ОЗУ, питание 9 В. Масса прибора с батареей – 0, 45 кг.

Рис. 3. 28. Измеритель магнитной восприимчивости ПИМВ-М

ПИМВ-М. Переносный измеритель магнитной восприимчивости ПИМВ-М предназначен для измерения кажущейся магнитной восприимчивости различных веществ в диапазоне от 1х10^-5 до 1, 0 ед.СИ в полевых и лабораторных условиях (рис. 3.28).