СПОСОБ ВЫСОКОТОЧНОЙ ГЕОМАГНИТНОЙ ВЕКТОРНОЙ СЪЕМКИ И СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
METHOD FOR HIGH-PRECISION GEOMAGNETIC VECTOR SURVEY AND CORRESPONDING DEVICE

Область изобретения
Данное изобретение относится к технической области высокоточной векторной съемки геомагнитного поля, обеспечивает способ высокоточной геомагнитной векторной съемки и соответствующее устройство.
Предпосылка изобретения
Векторная съемка геомагнитного поля может эффективно снижать неопределенность в процессе инверсии результатов геофизического исследования, подходит для качественной и количественной интерпретации магнитного тела. В настоящее время в работе магнитной съемки отечественные и зарубежные геофизические организации широко используют обычный протонный магнитометр, магнитометр с оптической накачкой или overhause протонный магнитометр. Эти магнитные приборы простые в использовании в полевых условиях, обеспечивают точность измерений выше 1 nT, могут измерять общую напряженность геомагнитного поля, но эти приборы не предназначаются для измерения геомагнитного вектора. Для проведения геомагнитной векторной съемки только используется трехкомпонентный магнитометр с индукционной рамкой, этот магнитометр обладает более низкой точностью, погрешностью измерения до 10 nT, не может предназначаться для профессиональных геофизических изыскательских работ. Теперь didD векторный магнитометр, разработанный канадской компанией GME достиг передового международного уровня в области электромагнитной векторной съемки, съемка выполняется следующим способом: на зонде высокоточного магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля устанавливают 2 взаимно перпендикулярной катушки, оси которых перпендикулярна к геомагнитному вектору F на горизонтальной поверхности, меридиональной плоскости. Сначала регистрируют полную напряженность магнитного поля Т при отсутствии тока смешения, затем последовательно введут два противоположенного по напряжению тока смешения того же размера в катушку, вертикальную оси Т на меридиональной плоскости, то есть в катушку магнитным наклонением (D), регистрируют общую напряженность магнитного поля смешения Ip, геомагнитного поля Im. Тем же способом введут два противоположенного по напряжению тока смешения того же размера в катушку, вертикальную оси Т на горизонтальной плоскости, то есть в катушку магнитным наклонением (D), регистрируют общую напряженность магнитного поля смешения Dp, геомагнитного поля Dm, затем вычисляют, определяют изменение dI и dD, наклонения (I) и угла склонения (D) магнитного поля Т (http: //www.gemsys.ca/products/vecrot-magneromerets/). didD векторный магнитометр, разработанный канадской компанией GME, не требует полной компенсации составляющей магнитного поля, прибор более легкий. Но на горизонтальной плоскости и меридиональной плоскости соответственно регулируют ось перпендикулярной катушки зонда в азимут, взаимно перпендикулярный к измеряемому геомагнитному вектору Т. Подготовительная работка установки прибора очень сложна, прибор только используется в стационарной измерительной станции, угол геомагнитного склонения I, угол склонения D которой известные, предназначается для измерения смешения магнитного наклонения I, угла склонения D в разное время. Поэтому, существующее устройство и техника геомагнитной векторной съемки не подходит для высокоточной съемки в полевых условиях.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает способ проведения высокоточной геомагнитной векторной съемки и соответствующие устройства.
0
Для достижения вышеуказанных целей следующие технические решения используются: способ проведения высокоточной геомагнитной векторной съемки: используя штатив, вертикальную катушку и магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют нормальную напряженность геомагнитного поля при отсутствии магнитного поля Т, напряженность 2 суммарного магнитного поля Т-1, Т-2 при существовании магнитного поля с индукцией, направленной вертикально вверх Tf и магнитного поля двойного слоя с индукцией, направленной вертикально вверх 2Tf, рассчитывают вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н, угол геомагнитного склонения I магнитного поля, расчет производится следующим образом:
.
Устанавливают горизонтальную катушку так, что геометрический центр горизонтальной катушки совпадает с геометрическим центром вертикальной катушки, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т+||, Т-|| при существовании встречного магнитного поля, противодействующего магнитного поля, рассчитывают угол геомагнитного склонения, расчет производится следующим образом:
где: D0= угол между осью горизонтальной катушки и северным направлением географического меридиана, представляет собой предварительно заданное значение.
Способ высокоточной геомагнитной векторной съемки включает в себя следующие этапы:
1. Размещают зонд магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля в центральной части вертикальной катушки, устанавливают вертикальную катушку на штативе, вертикальная катушка представляет собой катушку Гельмгольца;
2. Подключают вертикальную катушку к блоку возбуждения через проводник, на блоке возбуждения устанавливают выключатель диапазона;
3. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения не подает питание на вертикальную катушку, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют напряженность геомагнитного поля при отсутствии магнитного поля То;
f
-1
f
4. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, интенсивность действий электрического тока составляет I, вертикальная катушка создает вертикальное магнитное поле с индукцией, направленной вертикально вверх T, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т магнитного поля T и геомагнитного поля.
-2
0
-1
-2
5. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, интенсивность действий электрического тока составляет 2I вертикальная катушка создает вертикальное магнитное поле с индукцией, направленной вертикально вверх 2Tf, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т магнитного поля 2Tf и геомагнитного поля. Используя Т, Т, Т, рассчитывают вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н и угол геомагнитного склонения I, расчет производится следующим образом:
.
+//
-//
Устанавливают горизонтальную катушку на вертикальной катушке так, что геометрический центр горизонтальной катушки совпадает с геометрическим центром вертикальной катушки, размешают зонд магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля на месте совпадения геометрического центра, горизонтальная катушка представляет собой катушку Гельмгольца; Используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность горизонтального встречного магнитного поля Ти горизонтального противодействующего магнитного поля Т, рассчитывают угол геомагнитного склонения, расчет производится следующим образом:
где: D0= угол между осью горизонтальной катушки и северным направлением географического меридиана представляет собой предварительно заданное значение.
Способ высокоточной геомагнитной векторной съемки, описанный в заявлении на изобретение, выполняется по следующей процедуре:
1. Размещают зонд магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля на центре вертикальной катушки, устанавливают вертикальную катушку на штативе, вертикальная катушка представляет собой катушку Гельмгольца;
2. Подключают вертикальную катушку к блоку возбуждения через проводник, на блоке возбуждения устанавливают выключатель диапазона;
3. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения не подает питание на вертикальную катушку, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют напряженность геомагнитного поля при отсутствии магнитного поля То;
f
-1
f
4. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, интенсивность действий электрического тока составляет I, вертикальная катушка создает вертикальное магнитное поле с индукцией, направленной вертикально вверх T, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т магнитного поля T и геомагнитного поля.
-2
0
-1
-2
5. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, интенсивность действий электрического тока составляет 2I вертикальная катушка создает вертикальное магнитное поле с индукцией, направленной вертикально вверх 2Tf, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т магнитного поля 2Tf и геомагнитного поля. Используя T, T, Т, рассчитывают вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н и угол геомагнитного склонения I, расчет производится следующим образом:
.
6. Устанавливают горизонтальную катушку на вертикальной катушке так, что геометрический центр 2 катушек совпадает, Подключают горизонтальную катушку к блоку возбуждения через проводник, горизонтальная катушка представляет собой катушку Гельмгольца;
+//
7. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание на горизонтальную катушку используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность встречного магнитного поля и геомагнитного поля горизонтальной катушки Т;
-//
0
-1
-2
+//
-//
8. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на горизонтальную катушку, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т противодействующего магнитного поля и геомагнитного поля горизонтальной катушки. Используя Т, Т, Т, Т и Т, рассчитывают вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н, угол геомагнитного склонения I и угол склонения D, расчет производится следующим образом:
где: D0= угол между осью горизонтальной катушки и северным направлением географического меридиана, представляет собой предварительно заданное значение.
Высокоточное устройство для проведения геомагнитной векторной съемки характеризуется тем, что в состав входят штатив, горизонтальный циферблат, установленный на штативе, вращающийся барабан, установленный на горизонтальном циферблате, захватная колонка, установленная во вдающемся барабане, гнездо катушки, установленное на захватной колонке, 2 кронштейна полуоси, установленного на гнезде катушки; На верхней части 2 кронштейнов полуоси установлены соответствующие оси, через соединительную планку полуоси соединены с каркасом вертикальной катушке, каркас вертикальной катушки соединена с каркасом горизонтальной катушки, на каркасе горизонтальной катушки намотанная горизонтальная катушка, на каркасе вертикальной катушки намотанная горизонтальная катушка, геометрический центр вертикальной и горизонтальной катушек совпадает. Вертикальная катушка и горизонтальная катушка подключены к блоку возбуждения через проводник, размешают зонд магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля на месте совпадения геометрического центра, через проводник зонт магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля подключен к магнитометру. На каркасе горизонтальной катушки установленная упорная планка, на упорной планке установленные 2 взаимно перпендикулярных стеклянных указателей уровня, горизонтальная плоскость этих 2 указателей параллельна плоскости вертикальной катушки. На верхней части горизонтального циферблата, внешней окружности вдающегося барабана установленное вращающееся гнездо, верхний торец вращающегося гнезда соединено с гнездом катушки, на боковой поверхности вращающегося гнезда установлены замыкающиеся болты, каркас вертикальной катушки и каркас горизонтально катушки взаимно перпендикулярны, установленные на двух полуосях гнезда катушки, каркасы двух катушек могут вращаться на 180°на вертикальной поверхности вокруг горизонтальной полуоси, гнездо катушки может вращаться на 180° на горизонтальной поверхности вокруг захватной колонки.
Способ высокоточной геомагнитной векторной съемки характеризуется тем:
1. что на точке съемки установлен штатив, горизонтальный циферблат установлен на штативе, вращающийся барабан установлен на горизонтальном циферблате, захватная колонка, установлена во вдающемся барабане, гнездо катушки установлено на захватной колонке, 2 кронштейна полуоси установлены на гнезде катушки; На верхней части 2 кронштейнов полуоси установлены соответствующие оси, через соединительную планку полуоси соединены с каркасом вертикальной катушке, каркас вертикальной катушки соединена с каркасом горизонтальной катушки, на каркасе горизонтальной катушки намотанная горизонтальная катушка, на каркасе вертикальной катушки намотанная вертикальная катушка, геометрический центр вертикальной катушки и горизонтальной катушки совпадают. Вертикальная катушка и горизонтальная катушка подключены к блоку возбуждения через проводник, зонд магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля установлен на месте совпадения геометрического центра, через проводник зонт магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля подключен к магнитометру.
2. Регулируют штатив так, что вертикальная катушка находится в вертикальном положении, горизонтальная катушка находится в горизонтальном положении, азимут горизонтальной катушки составляет DO, вертикальная катушка и горизонтальная катушка представляют собой катушки Гельмгольца;
3. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения не подает питание на вертикальную катушку, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют напряженность геомагнитного поля То при отсутствии дополнительного магнитного поля;
f
-1
4. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, интенсивность действий электрического тока составляет I, вертикальная катушка создает вертикальное магнитное поле с индукцией, направленной вертикально вверх T, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т магнитного поля Tf и геомагнитного поля.
0
5. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, интенсивность действий электрического тока составляет 2I вертикальная катушка создает вертикальное магнитное поле с индукцией, направленной вертикально вверх 2Tf, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженностьТ-2 магнитного поля 2 Tf и геомагнитного поля. ИспользуяТ,Т-1, Т-2, рассчитывают вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н и угол геомагнитного склонения I, расчет производится следующим образом:
6. Устанавливают горизонтальную катушку на вертикальной катушке так, что геометрический центр вертикальной и горизонтальной катушек совпадает, горизонтальная катушка подключена к блоку возбуждения через проводник, горизонтальная катушка представляет собой катушку Гельмгольца;
+//
7. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание на горизонтальную катушку используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность встречного магнитного поля и геомагнитного поля горизонтальной катушки Т;
-//
0
-1
-2
+//
- //
8. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность T противодействующего магнитного поля и геомагнитного поля. Используя Т, Т, Т, Т и Т, рассчитывают вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н, угол геомагнитного склонения I и угол склонения D, расчет производится следующим образом:
где: D0= угол между осью горизонтальной катушки и северным направлением географического меридиана, представляет собой предварительно заданное значение.
Положительные эффекты настоящего изобретения: способ съемки, описанный в настоящем изобретении, подходит для геомагнитной съемки в средних и высоких широтах. Способ съемки, описанный в настоящем изобретении, только требует настройки катушки магнитного поля в горизонтальном положении или вертикальном положении, подготовительная работа очень проста, этот способ съемки не только предназначается для магнитной векторной съемки больших площадей, но и может повысить эффективность при съемке неподвижных точек с использованием неподвижной измерительной станции; Устройство, описанное в настоящем изобретении, только требует дополнительных магнитных полей, знания которых удвоятся в короткое время, направления и вертикальные составляющиеся дополнительных магнитных полей противоположны, значение требуемых дополнительных значений не превышает 2000 nT. Это устройство не требует точной компенсации вертикальных составляющих, ток катушки дополнительных магнитных полей не требует большего тока, стабилизации тока в длительное время, потребуемся мощность катушек низка, устройство легкий, не только подходит для мобильной съемки, но и предназначается для съемки с использовании неподвижных станций, значительно сократит расход энергии. Устройство, описанное в настоящем изобретении, оснащено двумя наборами магнитных катушек: вертикальная катушка и горизонтальная катушка, магнитометром для измерения общей напряженности магнитного поля, это позволяет быстро выполнять векторную съемку в полевых условиях, измерять разные векторные составляющие, включая вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н, угол геомагнитного склонения I, угол склонения D, чтоб вычислять магнитные векторные составляющие на любых направлениях, получать множество геомагнитных векторных параметров. Только требует горизонтальной настройки катушек, настройки направления, подготовительная работа перед съемкой очень проста, устройство подходит для высокоточной съемки геофизических профилей. В настоящем изобретении используется вертикальная катушка в сочетании магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля, устройство может измерять другие составляющие за исключения угла склонения D, включая вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н и угол геомагнитного склонения I. Устройство только требует горизонтальной настройки катушки перед съемкой, подходит для быстрой съемки больших площадей в полевых условиях. Точность магнитной векторной съемки, выполненной способом, описанным в настоящем изобретении, зависит от точности магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля. Если oerhauser протонный магнитометр или магнитометр с оптической накачкой точностью 0.01 nT или выше используется в процессе измерении, то точность измерений будет значительно выше точности трехкомпонентного магнитометра с индукционной рамкой, обладающего более низкой точностью, погрешность измерения которого составляет 10 nT.
Краткое описание чертежей
f
f
0
-1
-2
Фиг. 1 - принципиальная схема проведения геомагнитной векторной съемки способом, приведенным в настоящем изобретении на изобретении; на фигуре приведена вертикальная плоскость, через которую проходит геомагнитный вектор Т и ось вертикальной катушки, Н-горизонтальная составляющая, Z-вертикальная составляющая, Tf и 2Tf представляют собой два вертикального магнитного поля, значение напряженности второго магнитного поля составляет 2 раза значение напряженности магнитного поля, направления и вертикальные составляющие этих 2 полей противоположены, Z-T представляет собой вертикальную составляющую суммарного магнитного поля при прилегании обратного магнитного поля, Z-2T представляет собой вертикальную составляющую суммарного магнитного поля при прилегании двоенного обратного магнитного поля, Т представляет собой наблюдаемое нормальное магнитное поле при отсутствии магнитного поля, T и Т представляют собой общую напряженность при существовании вертикального противодействующего магнитного поля, двойного вертикального противодействующего магнитного поля, I представляет собой угол геомагнитного склонения; Фиг. 2. Структурная схема устройства для проведения геомагнитной векторной съемки, описанного в настоящем изобретении; Фиг. 3. увеличенный чертеж части I фиг. 2. Фиг. 4. Структурная схема А-профили фиг. 3.
Условные обозначения: 1. штатив 2. крепежная пластинка 3. горизонтальный циферблат 4. регулировочный болт 5. Вращающееся гнездо 6. вращающийся барабан 7. зажимная гайка 8. гнездо катушки 9. захватная колонка 10. замыкающий болт 11. каркас горизонтальной катушки 12. каркас вертикальной катушки 13.неподвижный ствол зонда 14. магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля 15. соединительный стержень 16. упорная планка 17. визир 18. стеклянный круглый указатель уровня 19.сквозное отверстие 20. вертикальная катушка 21. Горизонтальная катушка 22 магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля 23, 24. стеклянный длинный указатель уровня 25, 26. кронштейны полуоси 27, 28 соединительные планки 29, 30. Полуоси 31. пузырек уровня 32. К выключатель блока возбуждения
Примеры
1
Настоящее изобретение обеспечивает Способ высокоточной геомагнитной векторной съемки и соответствующее устройство. Используя штатив, вертикальную катушку и магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют нормальную напряженность геомагнитного поля при отсутствии магнитного поля Т, напряженность 2 суммарного магнитного поля Т-1,Т-2 при существовании магнитного поля с индукцией, направленной вертикально вверх Tf и магнитного поля двойного слоя с индукцией, направленной вертикально вверх 2Tf, рассчитывают вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н, угол геомагнитного склонения I магнитного поля, расчет производится следующим образом:
.
Способ высокоточной геомагнитной векторной съемки, описанный в настоящем изобретении: Устанавливают горизонтальную катушку так, что геометрический центр горизонтальной вертикальной катушек совпадает, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т+∥, Т-∥ при существовании встречного магнитного поля, противодействующего магнитного поля, рассчитывают угол геомагнитного склонения, расчет производится следующим образом:
где: D0= угол между осью горизонтальной катушки и северным направлением географического меридиана, представляет собой предварительно заданное значение.
Способ высокоточной геомагнитной векторной съемки
включает в себя следующие этапы:
1. Размещают зонд магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля в центральной части вертикальной катушки, устанавливают вертикальную катушку на штативе, вертикальная катушка представляет собой катушку Гельмгольца;
2. Подключают вертикальную катушку к блоку возбуждения через проводник, на блоке возбуждения устанавливают выключатель диапазона;
3. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения не подает питание на вертикальную катушку, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют напряженность геомагнитного поля при отсутствии магнитного поля То;
f
-1
f
4. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, интенсивность действий электрического тока составляет I, вертикальная катушка создает вертикальное магнитное поле с индукцией, направленной вертикально вверх T, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т магнитного поля T и геомагнитного поля.
-2
0
-1
-2
5. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, интенсивность действий электрического тока составляет 2I, вертикальная катушка создает вертикальное магнитное поле с индукцией, направленной вертикально вверх 2Tf, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т магнитного поля 2Tf и геомагнитного поля. Используя Т, Т, Т рассчитывают вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н и угол геомагнитного склонения I, расчет производится следующим образом:
.
+//
-//
Устанавливают горизонтальную катушку на вертикальной катушке так, что геометрический центр горизонтальной катушки совпадает с геометрическим центром вертикальной катушки, размешают зонд магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля на месте совпадения геометрического центра, горизонтальная катушка представляет собой катушку Гельмгольца; Используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность горизонтального встречного магнитного поля Т и горизонтального противодействующего магнитного поля -Т, рассчитывают угол геомагнитного склонения, расчет производится следующим образом:
где: D0= угол между осью горизонтальной катушки и северным направлением географического меридиана, представляет собой предварительно заданное значение.
Способ высокоточной геомагнитной векторной съемки включает в себя следующие этапы:
1. Размещают зонд магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля в центральной части вертикальной катушки, устанавливают вертикальную катушку на штативе, вертикальная катушка представляет собой катушку Гельмгольца;
2. Подключают вертикальную катушку к блоку возбуждения через проводник, на блоке возбуждения устанавливают выключатель диапазона;
3. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения не подает питание на вертикальную катушку, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют напряженность геомагнитного поля То при отсутствии дополнительного магнитного поля;
f
-1
f
4. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, интенсивность действий электрического тока составляет I, вертикальная катушка создает вертикальное магнитное поле с индукцией, направленной вертикально вверх T, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т магнитного поля T и геомагнитного поля.
-2
0
-1
-2
5. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, интенсивность действий электрического тока составляет 2I вертикальная катушка создает вертикальное магнитное поле с индукцией, направленной вертикально вверх 2Tf, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т магнитного поля 2Tf и геомагнитного поля. Используя Т, Т, Т, рассчитывают вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н и угол геомагнитного склонения I, расчет производится следующим образом:
;
6. Устанавливают горизонтальную катушку на вертикальной катушке так, что геометрический центр 2 катушек совпадает, Подключают горизонтальную катушку к блоку возбуждения через проводник, горизонтальная катушка представляет собой катушку Гельмгольца;
+//
7. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание на горизонтальную катушку используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность встречного магнитного поля и геомагнитного поля горизонтальной катушки Т;
-//
8. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на горизонтальную катушку, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т противодействующего магнитного поля и геомагнитного поля горизонтальной катушки.
0
-1
-2
+//
-//
Используя Т, Т, Т, Т и Т, рассчитывают вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н, угол геомагнитного склонения I и угол склонения D, расчет производится следующим образом:
где: D0= угол между осью горизонтальной катушки и северным направлением географического меридиана, представляет собой предварительно заданное значение.
Высокоточное устройство для проведения геомагнитной векторной съемки характеризуется тем, что в состав входят штатив 1, горизонтальный циферблат 3, установленный на штативе 1, вращающийся барабан 6, установленный на горизонтальном циферблате 3, захватная колонка 9, установленная во вдающемся барабане 6, гнездо катушки 8, установленное на захватной колонке 9, 2 кронштейна полуоси, установленного на гнезде катушки 8; На верхней части 2 кронштейнов полуоси установлены соответствующие оси, через соединительную планку полуоси соединены с каркасом вертикальной катушке 12, каркас вертикальной катушки 12 соединен с каркасом горизонтальной катушки 11, на каркасе горизонтальной катушки 11 намотанная горизонтальная катушка 21, на каркасе вертикальной катушки 12намотанная горизонтальная катушка 20, геометрический центр вертикальной катушки 20 и горизонтальной катушки 21 совпадает. Вертикальная катушка 20 и горизонтальная катушка 21 подключены к блоку возбуждения через проводник, зонд магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля 14 установлен на месте совпадения геометрического центра, через проводник зонт магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля 14 подключен к магнитометру 22. На внешнем кольце горизонтального циферблата 3 установлен стеклянный круглый пузырек уровня 18.
Предпочтительное техническое решение вышеупомянутого устройства в настоящем изобретении: на каркасе горизонтальной катушки 11 установленная упорная планка 16, на упорной планке 16 установленные 2 взаимно перпендикулярных стеклянных указателей уровня 23, 24, горизонтальная плоскость этих 2 указателей параллельна плоскости вертикальной катушки. На верхней части горизонтального циферблата 3 и внешней окружности вдающегося барабана 6 установленное вращающееся гнездо 5, верхний торец вращающегося гнезда 5 соединено с гнездом катушки 8, на боковой поверхности вращающегося гнезда 5 установлены замыкающиеся болты 10. Каркас вертикальной катушки 12 и каркас горизонтально катушки 11 взаимно перпендикулярны, установленные на двух полуосях гнезда катушки 8, каркасы двух катушек могут вращаться на 180° на вертикальной поверхности вокруг горизонтальной полуоси, гнездо катушки 8 может вращаться на 180° на горизонтальной поверхности вокруг захватной колонки 9.
Предпочтительное техническое решение вышеупомянутого способа в настоящем изобретении принимает способ комбинации вертикальной катушки и горизонтальной катушки, способ включает в себя следующие этапы.
1. Способ высокоточной геомагнитной векторной съемки характеризуется тем, что на точке съемки установлен штатив, горизонтальный циферблат 3 установлен на штативе, вращающийся барабан 6 установлен на горизонтальном циферблате 3, захватная колонка 9, установлена во вдающемся барабане 6, гнездо катушки 8 установлено на захватной колонке 9, 2 кронштейна полуоси установлены на гнезде катушки 8; на верхней части 2 кронштейнов полуоси установлены соответствующие оси, через соединительную планку полуоси соединены с каркасом вертикальной катушке 12, каркас вертикальной катушки 12 соединен с каркасом горизонтальной катушки 11, на каркасе горизонтальной катушки 11 намотанная горизонтальная катушка 21, на каркасе вертикальной катушки 12 намотанная вертикальная катушка 20, геометрический центр вертикальной катушки 20 и горизонтальной катушки 21 совпадает. Вертикальная катушка 20 и горизонтальная катушка 21 подключены к блоку возбуждения через проводник, зонд магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля 14 установлен на месте совпадения геометрического центра, через проводник зонт магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля 14 подключен к магнитометру 22.
2. Регулируют штатив так, что вертикальная катушка находится в вертикальном положении, горизонтальная катушка находится в горизонтальном положении, азимут горизонтальной катушки составляет D0, вертикальная катушка и горизонтальная катушка представляют собой катушки Гельмгольца;
3. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения не подает питание на вертикальную катушку, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют напряженность геомагнитного поля при отсутствии магнитного поля То;
f
-1
f
4. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, интенсивность действий электрического тока составляет I, вертикальная катушка создает вертикальное магнитное поле с индукцией, направленной вертикально вверх T, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т магнитного поля T и геомагнитного поля.
-2
0
-1
-2
5. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, интенсивность действий электрического тока составляет 2I вертикальная катушка создает вертикальное магнитное поле с индукцией, направленной вертикально вверх 2Tf, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т магнитного поля 2Tf и геомагнитного поля. Используя Т, Т, Т, рассчитывают вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н и угол геомагнитного склонения I, расчет производится следующим образом:
;
6. Устанавливают горизонтальную катушку на вертикальной катушке так, что геометрический центр вертикальной и горизонтальной катушек совпадает, горизонтальная катушка подключена к блоку возбуждения через проводник, горизонтальная катушка представляет собой катушку Гельмгольца;
+//
7. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание на горизонтальную катушку используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность встречного магнитного поля и геомагнитного поля горизонтальной катушки Т;
-//
0
-1
-2
+//
-//
8. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т противодействующего магнитного поля и геомагнитного поля. Используя Т, Т, Т, Т и Т, рассчитывают вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н, угол геомагнитного склонения I и угол склонения D, расчет производится следующим образом:
где: D0= угол между осью горизонтальной катушки и северным направлением географического меридиана, представляет собой предварительно заданное значение.
Способ высокоточной геомагнитной векторной съемки, описанный в настоящем заявлении на изобретение, позволяет отдельно использовать вертикальную катушку для измерения вертикальной составляющей Z, горизонтальной составляющей Н, магнитного наклонения Геомагнитного поля, путем комбинации вертикальной катушки и горизонтальной катушки измерять вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н, угол геомагнитного склонения I и угол склонения D
Пример реализации 1
При измерении геомагнитного вектора способом проведения высокоточной векторной съемки, описанном в настоящем заявлении, устанавливают штатив, входящий в комплекте поставки устройства, в точке наблюдения так, что круглый пузырек уровня примерно находится в центре; Регулируют кнопку выравнивания штатива так, что 2 пузыречка катушки находятся в центре, направляйте визир на наземный указатель направления, установленный по азимуту профиля D0, при этом азимут горизонтальной катушки составляет D0, способ включает в себя следующие этапы:
1. Размещают зонд магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля 14 на месте совпадения геометрического центра, через проводник зонт магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля 14 подключен к магнитометру 22.
2. Регулируют кнопку выравнивания штатива так, что вертикальная катушка находится в вертикальном положении, горизонтальная катушка находится в горизонтальном положении, азимут горизонтальной катушки составляет D0;
3. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения не подает питание на вертикальную катушку, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют напряженность геомагнитного поля То при отсутствии дополнительного магнитного поля;
f
-1
4. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, интенсивность действий электрического тока составляет I, вертикальная катушка создает вертикальное магнитное поле с индукцией, направленной вертикально вверх T, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т магнитного поля Tf и геомагнитного поля.
-2
0
-1
-2
5. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, интенсивность действий электрического тока составляет 2I вертикальная катушка создает вертикальное магнитное поле с индукцией, направленной вертикально вверх 2Tf, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т магнитного поля 2 Tf и геомагнитного поля. Используя Т, Т, Т, рассчитывают вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н и угол геомагнитного склонения I, расчет производится следующим образом:
;
6. Устанавливают горизонтальную катушку на вертикальной катушке так, что геометрический центр вертикальной и горизонтальной катушек совпадает, горизонтальная катушка подключена к блоку возбуждения через проводник, горизонтальная катушка представляет собой катушку Гельмгольца;
+//
7. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание на горизонтальную катушку используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность встречного магнитного поля и геомагнитного поля горизонтальной катушки Т;
-//
0
-1
-2
+//
-//
8. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность T противодействующего магнитного поля и геомагнитного поля. Используя Т, Т, Т, Т и Т, рассчитывают вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н, угол геомагнитного склонения I и угол склонения D, расчет производится следующим образом:
где: D0= угол между осью горизонтальной катушки и северным направлением географического меридиана, представляет собой предварительно заданное значение. После выполнения вышеуказанных операций съемка этой точки завершена, повторите операции, чтоб выполнять съемку следующей точки.
Вертикальная катушка и горизонтальная катушка представляют собой катушки Гельмгольца;
-1
-2
+//
-//
Для того, чтобы уменьшить влияние погрешности азимута и погрешности выравнивания, поверните гнездо катушки на 180° на горизонтальной плоскости, повторно регулируют блок возбуждения, чтоб прилагать обратное напряжение и двоенное обратное напряжение вертикальной катушке, используя магнитометр, отдельно измеряют общую напряженность двух обратных магнитных полей и Т, Т; Поверните горизонтальную катушку 180° на вертикальной плоскости, повторно регулируют блок возбуждения, чтоб прилагать обратное напряжение и двоенное обратное напряжение горизонтальной катушке, используя магнитометр, отдельно измеряют общую напряженность двух обратных магнитных полей и Т, Т, усредняют эти значения и значения перед поворотом, полученные результаты будут использоваться как результаты измерения.
Пример реализации 2
При измерении геомагнитного вектора способом проведения высокоточной векторной съемки, описанном в настоящем заявлении, устанавливают штатив, входящий в комплекте поставки устройства, в точке наблюдения так, что круглый пузырек уровня примерно находится в центре; Регулируют кнопку выравнивания штатива так, что 2 пузыречка вертикальной катушки находятся в центре, при этом ось вертикальной катушки находится в вертикальном положении, способ включает в себя следующие этапы:
1. Размещают зонд магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля в центральной части вертикальной катушки, устанавливают вертикальную катушку на штативе, вертикальная катушка представляет собой катушку Гельмгольца;
2. Подключают вертикальную катушку к блоку возбуждения через проводник, на блоке возбуждения устанавливают выключатель диапазона;
3. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения не подает питание на вертикальную катушку, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют напряженность геомагнитного поля при отсутствии магнитного поля То;
f
-1
f
4. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, интенсивность действий электрического тока составляет I, вертикальная катушка создает вертикальное магнитное поле с индукцией, направленной вертикально вверх T, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т магнитного поля T и геомагнитного поля.
-2
o
-1
-2
5. Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает питание обратной полярности на вертикальную катушку, интенсивность действий электрического тока составляет 2I вертикальная катушка создает вертикальное магнитное поле с индукцией, направленной вертикально вверх 2Tf, используя магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют общую напряженность Т магнитного поля 2Tf и геомагнитного поля. Используя T, Т, Т, рассчитывают вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н и угол геомагнитного склонения I, расчет производится следующим образом:
.
После выполнения вышеуказанных операций съемка этой точки завершена, повторите операции, чтоб выполнять съемку следующей точки.
-1
-2
Для того, чтобы уменьшить влияние погрешности азимута и погрешности выравнивания, поверните гнездо катушки на 180° на горизонтальной плоскости, повторно регулируют блок возбуждения, чтоб подать питание обратной полярности на вертикальную катушку, используя магнитометр, измеряют суммарное магнитное поле обратного магнитного поля и T; Регулируют выключатель блока возбуждения так, что блок возбуждения подает дваждное питание на вертикальную катушку, используя магнитометр, измеряют суммарное магнитное поле двоенного обратного магнитного поля и Т, усредняют эти 2 значения, полученный результат будет использоваться как результат измерения.
f
f
f
f
-1
f
-2
f
Как показано на принципиальной схеме проведения высокоточной векторной съемки, приведенной на фиг. 1, вычисляют вертикальную составляющую Z, горизонтальную составляющую Н, угол геомагнитного склонения I, угол склонения D следующим образом: отдельно прилагают T и 2T зонду магнитометра для измерения общей напряженности магнитного поля, T и 2T представляют собой два вертикального магнитного поля, значение напряженности второго магнитного поля составляет 2 раза значение напряженности магнитного поля, направления и вертикальные составляющие этих 2 полей противоположены. Используйте магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля, измеряют напряженность геомагнитного поля при отсутствии магнитного поля То, общую напряженность T геомагнитного поля и магнитного поля T, общую напряженность Т геомагнитного поля и магнитного поля 2T, значения вышеуказанных магнитных полей должны удовлетворять следующему уравнению:
После решения этого уравнения получают:
При проведении съемки в средних, высоких широтах, нормальное угол геомагнитного склонения обычно больше, влияние магнитного поля на магнитном наклонении сократится, прилегание противодействующего магнитного поля и двоенного противодействующего магнитного поля может значительно повысить эффект вертикального поля.
+//
-//
Т представляют собой общую напряженность при прилегании встречного горизонтального поля, Т представляют собой общую напряженность при прилегании обратного горизонтального поля, ось горизонтальной катушки установлена на известном азимуте D0, после проведения анализа тем же способом в фиг. 1, можно сделать вывод:
где: D0= угол между осью горизонтальной катушки и северным направлением географического меридиана, представляет собой предварительно заданное значение.
0
Т - представляет собой наблюдаемую напряженность нормального магнитного поля при отсутствии магнитного поля;
-1
T представляют собой общую напряженность при существовании вертикального противодействующего магнитного поля;
-2
Т представляют собой общую напряженность при существовании двойного вертикального противодействующего магнитного поля;
+//
Т представляют собой общую напряженность при прилегании напряжения горизонтальной катушке, измеренную магнитометром для измерения общей напряженности магнитного поля;
-//
Т представляют собой общую напряженность при прилегании обратного напряжения горизонтальной катушке, измеренную магнитометром для измерения общей напряженности магнитного поля;
Блок возбуждения, описанный в настоящем изобретении, обеспечивает стабильный ток 1-100 мА, позволяет генерировать магнитное поле 100-2000 nT в катушке. Вышеуказанный магнитометр для измерения общей напряженности магнитного поля может быть магнитным магнитометром с оптической накачкой, Overhauser протонным магнитометром или обычным протонным магнитометром.
0
-1
-2
+//
-//
Вышеуказанный способ, описанный в настоящем изобретении, позволяет проводить съемку Т, T, T, Т, Т с помощью микроконтроллера и программируемой схемы управления, съемки каждых параметров могут автоматически последовательно выполняться, автоматически завершается вычисление измеренного вектора магнитного поля.