Снос зданий:
ecosnos.ru
Главная  Микромагнитоэлектроника: направление технологии 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 [ 109 ] 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122

6.7.3. Полупромышленные образцы магнитометров, реализованные с

иснользованием феррозондов

В качестве примера рассмотрим основные технические характеристики трех магнитометров (ИБММФ-01, МФ-03 MAGIC и МФ-04 MAGIC ), разработанных сотрудником ИЗМИРАНа В. В. Любимовьпл и предназначенных для диагностики магнитных бурь [18].

Основные параметры указанных приборов приведены в табл. 6.6, а на рис. 6.84-6.86 показан их внепший вид. Все приборы снабжены вьшосньп*а1 датчиками магнитного поля Земли (ДМПЗ), построенньпии на базе однокомпонентного феррозондового преобразователя, и позволяют производить диагностику и оценивать интенсивность магнитной бури по величине магнитного склонения D - самой простой в реализации и самой информативной из составляющих магнитного поля Земли.

Таблица 6.6. Основные параметры приборов ИБММФ-01, МФ-03 MAGIC и МФ-04 MAGIC

Наимеповапие параметра, единица измерения

Тин прибора/значение параметра

п/п

ИБММФ-01

ИБМ МФ-03

ИБМ МФ-04

Исполнение

носимый, стационарный

носимый, стационарный

стационарный

Тип преобразователя МП

феррозонд

феррозонд

феррозонд

Число одновременно измеряемых составляющих магнитного поля Земли

Максимальная амплитуда измеряемого магнитного поля, нТл

0 ± 1200

0 + 2000

0 + 2000

Число диапазонов измерения

2(1)

Способ индикации результата измерений

аналоговый индикатор

цифровое табло

аналоговый индикатор аналоговое табло

Число градациймагнигных бурь, фиксируемых индикатором

3(6)

Напряжение постоянного тока на аналоговом выходе, В

0 + 2,8

0 + 3,0

0 + 3,0

Число органов управления

Напряжение питания, В

6...12

6...12

Режим работы

круглосуточный

круглосуточный

круглосуточный

Длина кабеля выносного датчика, м

Диапазон рабочих температур,°С

+20...+35

+20...+35

+20...+35

Габаритные размеры, мм

Н/Д

165x82x36 (без выносного датчика)

Н/Д

Масса комплекта, кг, не более

При противофазном включении измерительных обмоток ФЗ и ФЗ, импульсы имеют длительность отрицательных полуволн больше, чем положительных, а импульсы Е, наоборот - длительность положительных больше, чем отрицательных. Поэтому на выходе дифференциального усилителя ДУ появляется разностный импульсный сигнал Е^ (рис. 6.83), длительность которого At = Tj - Т, пропорциональна измеряемому полю Н^. Импульсы Е^ поступают на схему стробирования СС, пропускаюшую от генератора ГСП высокочастотные импульсы AN в течение интервалов времени At. При подсчете числа импульсов AN цифровым счетчиком получается цифровой эквивалент напряженности измеряемого магнитного поля Н^.

Для получения аналогового выхода в схеме магнитометра используется усилитель постоянного тока УПТ с фильтром нижних частот, выделяюпрш постоянную составляюшую U выходных импульсов, пропорциональную напряженности измеряемого поля.

Благодаря использованию феррозондов с сердечниками переменного сечения [22] удается снизить погрешности формирования импульсного сигнала. На рис. 6.83 показана для сравнения форма импульсов U, и U на входе ОУ 1, соогветствуюшдх сердечнику переменного и постоянного сечений соответственно. Феррозонд с переменным сечением сердечника имеет крутизну нарастания фронта импульсов U2 при переходе через ноль выше, чем феррозонд с постоянным сечением сердечника. Для импульсов U2 характерно наличие нелинейного ступенчатого изменения фронта при переходе через нуль, что может приводить к неопределенности моментов срабатывания компараторов ОУ 1 и 0У2.

Рассмотренная структурная схема магнитометра при треугольной форме волны возбуждения обладает относительно высокой стабильностью нулевого уровня и обеспечивает при использовании феррозондов диапазон измерения такого магнитометра до 100 А/м (~125 мкТл) при нелинейности характеристики преобразования менее 0,1%. Так как магнитометр не содержит частотно-избирательных элементов, то его предельное быстродействие характеризуется числом измерений в секунду, равным удвоенной частоте возбуждения феррозонда, в данном случае 4000 Гц.

В магнитометре может использоваться режим синусоидального поля возбуждения, но при этом нелинейность характеристики преобразования превысит 2,5% [22].

Координатная чувствительность феррозондовых магнитометров формируется при помопщ специальных концентраторов магнитного поля и специфических конструкций самих феррозондов. Направление на источник магнитного поля определяется по отношению сигналов двух преобразователей, измеряюшдх компоненты X и Y магнитного поля.



Эти приборы (табл. 6.60 позволяют проводить работы в любых местах и районах земного шара без проведения дополнительной настройки и регулировки их схемы. Они работают в реальном масштабе времени и за 1,5-2 ч предупреждают о начале магнитной бури.

Индикатор магнитной бури МФ-01 предназначен для установки в медицинских учреждениях. Основным отличием этого прибора является то, что конструкция его достаточно проста, а его световой индикатор позволяет визуализировать только мгновенные значения интенсивности магнитной бури в данной измерительной точке и требует постоянного присутствия оператора или установки его индикаторной части в помещении, где круглосуточно находится дежурный медицинский персонал [18].

Рис. 6.84. Внешний вид индикатора магнитной бури ИБММФ-01


Однокомпонентный малогабаритный переносной феррозондовый магнитометр МФ-03 MAGIC представляет собой более сложную модель и предусматривает кроме цифровой индикации результатов измерений вывод информации на аналоговые самопишущие приборы.

Для регистрации результатов измерений вариаций магнитного поля, уровня электромагнитных шумов и импульсных помех использовались ленточные самопишущие потенциометры типа КСП-4, Н-39, Н399 и другие [18].

Рис. 6.85. Внешний вид диагностического магнитометра МФ-03 MAGIC


Аналоговый самописец


Рис. 6.86. Внешний вид индикатора магнитных бурь МФ-04 МА01С

Индикатор магнитных бурь МФ-04 MAGIK не требует постоянного присутствия дежурного персонала, так как вся информация о вариациях МПЗ, осредненных на часовом измерительном интервале, фиксируется на индикаторном табло в течение суток, последовательно сдвигаясь (обновляясь) в текущем времени.

Одной из сложных проблем при использовании указанных приборов в условиях промьппленного города или конкретного объекта, содержащего массу источников электромагнитных излучений, является поиск оптимального места для размещения выносных датчиков МПЗ. Такие места, как правило, определяются экспериментальным путем.



в табл. 6.7 представлены техногенные характеристики и дана оценка максимального уровня помех по магнитному полю - по D-составляющей вектора магнитного поля Земли - некоторых точек наблюдения. Наблюдения проводились при помощи приборов серии МФ [18].

Таблица 6.7. Техногенные характержтики магнитного поля по D-составляющей вектора магнитного поля

Земли в некоторых точках наблюдения

Местоположение индикатора магнитной бури (ИБМ)

Место установки прибора

Высота над уровнем Земли

Характеристик а окружающих источников помех

Максимальный уровень импульсных помех, нТл

Максимальный градиент магнитного ноля, нТл

г. Москва

Центральная клиническая больница №3

5-ый этаж, 8-ми этажного дома

ЖД-0,5км TP -0,5 км ПП-0,1...0,3 км ЖД - 0,05...0,1 км Лифт -0,01 км

80...100 (80... 100) менее 30

20...30

500... 1000

г. Троицк Московской обл.

ИЗМИРАН

немагнитный павильон

1 этаж

шоссе - 0,1 км ПП-0,03...0,1 км

15...30

г. Троицк Московской обл.

ИЗМИРАН главный корпус

3-ий этаж 3-х этажного дома

Шоссе - 0,1 км ПП - - 0,3 км

30...50

400...600

г. Троицк Московской обл.

Жилой дом

6-ой этаж 16-ти этажного дома

Шоссе - 0,1 км ЖД - 0,05 км ПЬУ- на 1-ом эт.

100...200

600...800

г. Ялта Крымской обл.

Сейсмосганци я Ялта

1...3 этаж 3-х этажного дома

TP -0,2 км ЖД - 0,03 км Стройка - 0,01 км ЛЭП - 0,01 км

10...20 5

65...70 10

100...500

г. Кисловодск Ставропольский край

ЦНИШСиФ клиника

3-ий этаж 3-х этажного дома

Шоссе - 0,15 км ЖД - 0,05 км Стройка -0,05 км Когельная-1 эт.

Менее 5 10...35 10...20

800...1000

г. Симферополь Крымская обл

Крымская ОМКП

Подвал 5-ти этажного дома

TP - 0,01 км ЖД - 0,01 км

50...80

700... 1000

Сокращения: ЖД- жилые дома; ЖЛД- железная дорога; Тр - троллейбусная линия; ПП-промышленное предприятие; ПБУ-предприятие службы быта; ЛЭП-линия электропередачи.

На рис. 6.87 показана типичная картина, получаемая при использовании магнитометра типа МФ-03. На данном рисунке приведены две характеристики МНЗ, полученные в одно и то же время на двух различных объектах контроля [18].


Объект контроля №2


Объект контроля №1

9 12 15 18 21 24 3

9 12 15 18 21 24 3

Рис. 6.87. Характер изменения напряженности магнитного поля Земли при использовании ИБМ типа

МФ-03



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 [ 109 ] 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122