В работе дается подробное описание созданного авторами протонного магнитометра, предназначенного для автоматического измерения модуля полного вектора магнитной индукции Земли (Вт) в условиях морской магнитной съемки, который в комплекте с персональным компьютером, например, типа NOTEBOOK, может использоваться в качестве системы сбора и накопления геофизической информации при комплексировании с другими методами морских геофизических исследований.

Приводятся основные технические характеристики и результаты натурных испытаний прибора.

Ó ИЗМИРАН, 1994 г.

Ó ИЗМИРАН, 2001 г.

1. Назначение.

Морской буксируемый протонный магнитометр (МБПМ) "GEONT" предназначен для автоматического измерения модуля полного вектора магнитной индукции Земли (Вт) в условиях морской магнитной съемки. Магнитометр состоит из двух частей,- забортной (буксируемой) и набортной, - соединенных между собой кабелем-буксиром, длина которого равна 180 м.

МБПМ "GEONT" в комплекте с персональным компьютером (ПК) может быть использован как в качестве самостоятельной системы сбора и накопления геофизической информации, так и в комплексе с другими методами морских геофизических исследований: сейсмопрофилированием, гидрографическим промером и данными навигационной системы GPS.

МБПМ "GEONT" в комплекте с ПК, например, типа NOTEBOOK, может использоваться в статике, в качестве прибрежной или береговой магнитной вариационной станции (МВС) или для проведения обсерваторских наблюдений. В этом случае магниточувствительный датчик (МЧД) магнитометра может быть удален от регистрирующей аппаратуры на расстояние от 5 до 10 м. Общий вид магнитометра показан на рис.1.

Рис.1. Магнитометр МБПМ «GEONT».

2. Принцип действия.

Известно, что чувствительным элементом датчика ядерно-прецессионного магнитометра является ампула с жидкостью (или сама жидкость), содержащая атомы, ядра которых имеют магнитный момент m . Такие ядра обладают также и механическим моментом p. Эти моменты связаны между собой скалярным множителем g :

m = g p , (1)

где g - гиромагнитное отношение ядра, имеющее для каждого изотопа свою совершенно определенную величину.

Для магнитометров существенно, что g - ядерная константа, значение которой у ядра данного изотопа сохраняется неизменным при любых внешних условиях и не зависит от того, в состав какого вещества входит атом с данным ядром.

Так как величина измеряемой магнитной индукции (В) и частота свободной прецессии ансамбля ядер рабочего вещества ( w ) связаны уравнением

w = g · В , (2)

то процесс измерения магнитной индукции сводится к измерению частоты прецессии, а точность этих измерений в пределе ограничена только знанием гиромагнитного отношения g .

Согласно директивному письму НПО "ВНИИМ им. Д.И.Менделеева", начиная с 1 января 1992 года всем производителям магнитометров ядерного и атомного магнитного резонанса было рекомендовано использовать значе-ние гиромагнитного отношения протона (для сферического образца Н₂O при температуре 25°С), равное g = 26751,542· ·10⁴С^-1Т^-1, которое соответствует размеру Теслы, воспроизводимому государственным первичным эталоном единиц магнитных величин ГЭТ 12-91.

Схемное решение МБПМ "GEONT" использует принцип измерения периода прецессии ядер протоносодержащего рабочего вещества, поляризованных постоянным подмагничивающим полем, направление которого примерно ортогонально вектору измеряемого поля. При этом подмагничивающее постоянное поле включается только на время поляризации.

Измерительная часть прибора построена по схеме периодомера, который измеряет 512 периодов частоты сигнала свободной прецессии ядер рабочего вещества и преобразует число зафиксированных имппульсов частоты эталонного генератора за этот временной интервал в значение магнитной индукции в нанотеслах. При этом величина измеряемого магнитометром магнитного поля Вт прямо пропорциональна частоте сигнала свободной прецессии протонов Fx и определяется из формулы (2):

_{w 2p · Fx}

Вт = ¾¾ = ¾¾¾¾ = К · Fx , (3)

^{g g}

где К = 2p / g = 23,487188 нТл / Гц.

3. Структурная схема.

Структурная схема МБПМ "GEONT" показана на рис.2 и включает в себя следующие основные функциональные узлы и блоки:

- магниточувствительный датчик (МЧД);

- предварительный усилитель (ПУ);

- устройство измерительное (УИ);

- кабель-буксир.

МЧД магнитометра выполнен в виде тора с количеством витков, равным 1500, намотанных проводом марки ПЭВ-2 диаметром 0,51 мм. Сопротивление обмотки датчика на постоянном токе равно 18 ± 0,3 Ом, а его индуктивность составляет 47 ± 0,5 мГн. При этом добротность МЧД на частоте F = 1 кГц равна 12. Тороидальная конструкция МЧД позволяет иметь сигнал прецессии при любой его ориентации в пространстве.

МЧД магнитометра является датчиком погружного типа, в котором рабочее вещество находится внутри и снаружи его
обмотки. В качестве рабочего вещества используется гептан (С₇Н₁₆), физико-химические свойства которого представлены в табл.1.

При выборе протоносодержащего рабочего вещества важное значение имеет характеристика, называемая временем продольной (или тепловой) и поперечной релаксации. Продольная релаксация характеризуется временем установления намагниченности вещества вдоль поля (Т1) и зависит от вязкости вещества, концентрации магнитных ядер и

наличия парамагнитных примесей. Время поперечной релаксации (Т2) является мерой скорости, с которой происходит расфазировка прецессии отдельных ядер, входящих в рабочее

Таблица 1. Физико-химические свойства гептана.

вещество. Для чистых органических жидкостей значения Т1 и Т2 примерно равны и колеблются в пределах от нескольких десятых долей секунды до нескольких секунд. Следует отметить тот факт, что ухудшение однородности поляризующего поля, а также введение парамагнитных примесей (особенно О₂), ускоряет процесс расфазировки прецессии, то есть ведет к уменьшению времени Т2. Время Т1 для протонов гептана, полностью свободного от растворенного кислорода (дегазированного), равно 2,1 с [1], а для гептана насыщенного кислородом при атмосферном давлении, время Т1 уменьшается примерно на 20%. Таким образом, гептан является примером такой жидкости, в которой влияние растворенного О₂ выражено в малой степени. Кроме того, гептан имеет небольшую зависимость времени релаксации и от температуры. Так, например, при изменении температуры окружающей среды в пределах от 28 до 40°С, время продольной релаксации гептана Т1 увеличивается соответственно от 2,1 до 2,5 с [1]. Для практических целей, при измерении малых полей, каким является Земное магнитное поле, отличием в значениях Т1 и Т2 можно пренебречь и считать Т1 = Т2.

ПУ расположен на расстоянии три метра от МЧД, предназначен для усиления сигнала прецессии и включает в себя основной тракт усиления сигнала прецессии. Структурная схема ПУ показана на рис.3 и содержит следующие функциональные узлы:

- коммутатор (К);

- входной трансформатор (ВТ);

- широкополосный усилитель (ШПУ);

- полосовой фильтр (ПФ);

- эмиттерный повторитель (ЭП);

- схему управления (СУ);

- стабилизатор напряжения (СН).

Сигнал прецессии снимается с параллельного резонансного контура, образованного катушкой индуктивности МЧД, емкостью соединительного кабеля и входными конденсаторами, подключаемыми переключателями для настройки контура в резонанс. Сигнал с контура, через коммутатор и входной трансформатор, имеющий коэффициент передачи 1 : 8, поступает на вход первого каскада ШПУ, выполненного на малошумящих полевых транзисторах по каскодной схеме для обеспечения высокого (порядка 10 МОм) входного сопротивления. С выхода первого каскада ШПУ, имеющего коэффициент усиления 20, сигнал поступает на вход 2-го каскада ШПУ (выполненного на микросхеме К538УН1), который имеет общий коэффициент усиления порядка 200, затем, далее, сигнал поступает на третий каскад ШПУ (выполненный на микросхеме К544УД2), где он усиливается и формируется. К выходу 3-го каскада ШПУ подключена схема ПФ с частотами среза 1200 - 3000 Гц, которая служит для улучшения отношения сигнал / шум. При этом усилительный тракт ПУ магнитометра имеет общий коэффициент усиления сигнала равный примерно 1000000.

С выхода ПФ, через схему ЭП и кабель-буксир, усиленный сигнал с частотой Fx поступает на вход УИ.

СУ, при помощи коммутатора, переключает МЧД (по команде УИ) из режима поляризации в режим измерения на вход ПУ. Стабилизатор напряжения позволяет осуществлять питание всех схем ПУ стабилизированным напряжением +12 В.

Поляризация МЧД осуществляется через схему двухступенчатого коммутатора, выполненного на основе транзисторного ключа и механического реле (герконового реле типа РЭС-55А), током 0,8 А в течение временного интервала, устанавливаемого программно, при помощи ПК.

УИ предназначено для обработки сигнала прецессии, его окончательного усиления и формирования, точного измерения сформированного измерительного интервала, длительность которого составляет 512 периодов частоты Fx, преобразования измеренной величины в значение магнитного поля Вт по формуле (3), для визуализации результата измерения и вывода его на регистратор (ПК). В состав структурной схемы УИ, показанной на рис.4, входят следующие функциональные узлы и блоки:

- формирователь сигнала (ФС);

- опорный генератор (ОГ);

- схема синхронизации (СС);

- блок обработки сигнала (БОС);

- цифровое табло (ЦТ);

- интерфейс RS-232;

- блок питания (БП).

Сигнал с частотой Fx поступает через кабель-буксир с блока ПУ на вход ФС, где осуществляется его дополнительное усиление (с одновременным повышением отношения сигнал / шум) и формирование. ОГ, выполненный на основе кварцевого резонатора с частотой Fo = 2000 кГц, имеет систему термостабилизации, что позволяет получать относительную нестабильность его частоты порядка 0,000002. СС осуществляет синхронизацию работы всех схем магнитометра, управляет циклом его работы и проводит его тестирование.

БОС предназначен для работы в составе ИУ в качестве устройства управления и формирования выходной информации. БОС осуществляет управление визуализацией измеренного магнитного поля и другой служебной информации на ЦТ. (Устанавливаемый цикл автоматической работы прибора индицируется на ЦТ при изменении положения переключателя ЦИКЛ). При этом на ЦТ информация о величине модуля магнитной индукции Вт отображается в виде шестиразрядного числа. БОС выполнен на базе микропроцессора 1816ВЕ51 и перепрограммируемого запоминающего устройства (ЗУ) К573РФ2, хранящего программу управления. Программа занимает объем памяти порядка 2К.

Интерфейс RS-232 служит для передачи информации об измеренном магнитном поле Вт в последовательной форме в двоичном коде побайтно со скоростью 9600 бод в ПК.

БП включает в себя силовой трансформатор и три стабилизатора напряжения: 5, 10 и 12 В, выполненных на интегральных стабилизаторах типа КР142ЕН5 и КР142ЕН8, и служит для питания всех схем УИ и ПУ от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Схема БП позволяет осуществлять питание магнитометра от источника постоянного тока напряжением 20 ± 1 В.

Кабель-буксир осуществляет соединение забортной и набортной частей магнитометра и позволяет удалить МЧД от корабля-буксировщика на расстояние, обеспечивающее его минимальное влияние на результаты измерения магнитного поля. В качестве кабеля-буксира используется немагнитный кабель типа КПММ-4 длиной 180 м, который имеет четыре токонесущие жилы сопротивлением 1,6 Ом каждая, помещенные в экран. Разрывное усилие кабеля КПММ-4 составляет 800 кг. При помощи кабеля-буксира подводится питающее напряжение к схемам ПУ и происходит управление циклом поляризации МЧД. По одной из жил кабеля-буксира сигнал с частотой Fx с выхода ПУ поступает на вход УИ.

4. Конструкция магнитометра.

Рабочий комплект МБПМ "GEONT" состоит из трех, соединенных между собой кабелями, основных конструктивно законченных блоков: МЧД, ПУ и УИ.

МЧД магнитометра, выполненный в виде тора с размерами: диаметр 100 мм и длина 62 мм,- размещается в герметичном контейнере (диаметр 135 мм, длина 460 мм), в который заливается рабочее вещество - гептан и в который с заднего его конца встроен компенсатор избыточного давления, служащий для компенсации расширения рабочего вещества при изменении температуры окружающей среды. Количество рабочего вещества, необходимого для заливки контейнера с МЧД, составляет 2 л. Гермоввод обеспечивает герметизацию соединения датчика с ПУ, которое осуществляется при помощи пайки.

Соединение между МЧД и ПУ - двухпроводная линия с общим экраном, выполненная на базе кабеля типа КПММ-4, у которого по две жилы включены параллельно. Длина соединительного кабеля между МЧД и ПУ равна 3 м.

Блок ПУ размещен в герметичном контейнере проходного типа, диаметр которого 135 мм и длина - 400 мм, с двумя гермовводами, размещенными в двух одинаковых головках с переднего и заднего его концов. Для обеспечения надежности работы соединение схемы ПУ с МЧД осуществляется при помощи пайки. Соединение ПУ с кабелем-буксиром осуществляется внутри контейнера, при помощи разъема типа РС10. Схема ПУ размещена в общем экране, внешний диаметр которого соответствует внутреннему диаметру контейнера. Все усилительные каскады ШПУ и входной трансформатор дополнительно экранированы. Грубая настройка широкополосного входного контура осуществляется при помощи двух тумблеров, расположенных на корпусе экрана ШПУ. Все сильноточные управляемые элементы установлены на теплоотводящих радиаторах. Электронные схемы ПУ выполнены методом двустороннего печатного монтажа на одной плате размерами 200 х 90 мм, которая крепится к задней головке с гермовводом.

УИ размещено в металлическом разборном корпусе размерами: 290 х 132 х 305 мм и состоит из четырех плат электрической схемы, включающих в себя: плату формирователя сигнала (ФС), плату блока обработки информации (БОИ), цифровое табло (ЦТ) и плату источников питания (ИП). Все платы выполнены методом двустороннего печатного монтажа. В корпусе размещен также силовой трансформатор источника питания прибора. На передней панели УИ (см. рис.1) расположены: цифровой жидкокристаллический индикатор, три индикаторных светодиода, микроамперметр, переключатель управления циклом измерения (ЦИКЛ) и сетевой выключатель прибора.

Шесть разрядов цифрового индикатора служат для отображения значения измеряемого магнитного поля. Микроамперметр служит для индикации амплитуды и продолжительности сигнала прецессии, а три светодиода индицируют наличие трех питающих напряжений: 5, 10 и 12 В.

Переключатель управления циклом измерения ЦИКЛ имеет 8 положений, определяющих режим работы прибора.

На задней панели УИ расположены соединительные разъемы, необходимые для подключения забортной части прибора, для подключения прибора к источникам электропитания и для соединения с контрольной и регистрирующей аппаратурой, а также органы управления, позволяющие производить точную настройку прибора на измерительный диапазон и позволяющие проводить его тестовую проверку.

5. Работа прибора.

Временная диаграмма работы магнитометра показана на рис.5. Прибор работает следующим образом. По команде "Пуск", задаваемой внутренним таймером микропроцессора, в соответствии с выбранным при помощи переключателя ЦИКЛ измерительным циклом, формируется команда "Вкл.реле", по которой, при помощи схемы коммутатора, находящегося в блоке ПУ (забортная часть прибора), происходит подключение МЧД к источнику поляризации. При этом временной интервал (временная задержка включения реле - Т зад. вкл.) между этими командами задается программно при помощи ПК и может быть выбран оператором в зависимости от конкретных рабочих условий (для развязки с помехами, возникающими при работе в комплексе с другими методами морских геофизических исследований, например, со спаркером). Схема коммутатора, показанная на рис.6, по команде "Вкл.реле" при помощи контактов КР1 подключает обмотку датчика к выходу
электронного ключа, выполненного на транзисторе VT1, и с задержкой в 30 мс формирует команду "Вкл.тока поляризации". При этом через электронный ключ VT1 ток поляризации Iп = 0,8 А поступает в МЧД, осуществляя его подмагничивание. Через 2 с (этот временной интервал тоже может быть запрограммирован при помощи ПК) отключается подача тока в МЧД. По сигналу "Конец поляризации" (см. рис.5), в момент времени t3 закрывается электронный ключ, основой которого является транзистор VT1. Через стабилитрон VD1 ток самоиндукции за время t4-t3 снижается до величины Iп.о., равной 25-30 mA, где:

Iп.о. = Uпол. / R2 . (4)

Выброс напряжения в момент закрытия ключа ограничивается по амплитуде напряжением стабилизации стабилитрона VD1, то есть Uвыбр.= 12 В.

В момент времени t4 срабатывает реле К1, то есть размыкаются контакты 2 и 3 и прерывается ток Iп.о. Ток самоиндукции замыкается через цепь R1, VD2, VD3 и спадает до нуля в момент времени t5. Амплитуда выброса напряжения при размыкании контактов в этом случае определяется из выражения:

Uвыбр. = Iп.о. R1 . (5)

Такой двухступенчатый способ включения и выключения тока поляризации преследует две цели:

1) чтобы выбросы напряжений не приводили в негодность или не снижали надежность элементов коммутатора;

2) чтобы процессы, возникающие при выключении не разрушали сигнал прецессии.

Параметры схемы коммутатора рассчитаны таким образом, что переключение реле К1 происходит через 30...40 mс после закрытия электронного ключа, при этом в момент времени t4 поляризованный МЧД подключается ко входу ПУ.

При резком выключении тока поляризации возникает прецессия протонов рабочего вещества вокруг вектора измеряемого поля, длительность которой определяется временем поляризации (Тпол.) и временем поперечной релаксации (Т2) протонов рабочего вещества. Сигнал усиливается и фильтруется схемой ПУ и поступает на вход УИ. Через 150 мс (временной интервал Тзад.выкл.) после момента выключения тока поляризации и подключения МЧД ко входу ПУ (после установления всех переходных процессов в схеме) начинается цикл измерения. При этом БОС точно измеряет временной интервал, равный 512 Tx, то есть фиксирует число импульсов опорной частоты Fo, прошедших за временной интервал, равный 512-ти периодам частоты прецессии Fx. Результат измерения переводится, при помощи математических операций, осуществляемых микропроцессором, в единицы магнитной индукции - нанотеслы и визуализируется затем на цифровом табло, а код измеренного магнитного поля через последовательный интерфейс RS-232 поступает в ПК, где он фиксируется в оперативном ЗУ. Цикл измерения заканчивается и через время, определяемое положением переключателя ЦИКЛ, процесс измерения повторяется. Зависимость временных интервалов, формируемых при помощи микропроцессора для одного цикла измерения магнитометра МБПМ "GEONT" от положения переключателя установки режима работы ЦИКЛ показаны в табл.2.

Таблица 2.

6. Основные технические характеристики.

Разработанный фирмой "ГЕОНТ" Ltd. морской буксируемый протонный магнитометр "GEONT" имеет следующие основные технические характеристики [8].

Диапазон измерений модуля магнитной индукции Вт от 30 до 70 мкТл. Основная абсолютная погрешность измерений в пределах ± 0,5 нТл. Информация о величине модуля магнитной индукции Вт отображается в виде шестизначного числа на цифровом табло. Цена единицы счета наименьшего разряда отсчетного устройства (по табло) - 0,1 нТл. Цикл автоматических измерений (см. табл.2): 5, 10, 30, 60, 120 и 300 с, при этом цикл поляризации равен 2 с, а цикл отсчета,- не более 0,4 с. Предусмотрена возможность работы прибора в асинхронном режиме (режим А) с управлением от внешнего источника (ПК) с минимальным циклом измерения 5 с и с возможностью программной установки временных задержек и времен циклов измере-ния, поляризации и отсчета.

Информация о величине модуля магнитной индукции Вт в виде трех одно-байтовых слов в двоичном коде выводится через последовательный интерфейс типа RS-232 в ПК со скоростью 9600 бод. Предусмотрена возможность тестовой проверки измерительной части прибора, при этом контрольное число на цифровом табло прибора в режиме тестирования равно 45873,4.

Потребляемая мощность от сети переменного тока не более 50 В.А. Максимальный импульсный ток при поляризации рабочего вещества, не более 1,0 А. Время вхождения в режим работы не более 5 мин при нормальных условиях работы (температура воздуха 25 ± 5°С, влажность 90 ± 5%, давление 760 ± 10 мм.рт.ст.).

Диапазон рабочих температур:

- для забортной части прибора - от 5 до 35°С;

- для набортной части прибора - от 10 до 45°С.

Максимальная скорость буксировки, не более 15 узлов. Максимальная амплитуда волнения моря при буксировке забортной части прибора, не более 7 баллов. Максимальная глубина погружения блоков МЧД и ПУ при "зависании на стопе", не более 50 м.

Масса прибора, кг :

- забортная часть - не более 15 ;

- набортная часть - не более 5 ;

- кабель-буксир - от 100 до 200.

В рабочих условиях прибор обеспечивает измерение и регистрацию магнитного поля непрерывно и круглосуточно с сохранением своих технических характеристик.

7. Натурные испытания прибора.

Натурные испытания МБПМ "GEONT" проводились в июне-июле 1994 г. в Южно-Китайском море в период проведения морской геофизической экспедиции по исследованию зоны шельфа Вьетнама. Объем производственных работ, выполненных с помощью МБПМ "GEONT" в этот период времени составил более 2000 погонных миль. Морская магнитная съемка проводилась в соответствии с правилами и требованиями, указанными в [2, 3]. Одновременно с производственными работами был проведен ряд методических работ по исследованию отдельных эксплуатационных и точностных характеристик МБПМ "GEONT".

Во время натурных испытаний магнитометра были проведены работы по исследованию его девиационной характеристики. Девиационный микрополигон представлял из себя систему пересекающихся галсов, основное направление которых определялось основными направлениями галсов в планируемом районе производственных работ. Параметры девиационного микрополигона представлены в табл.3. Глубина моря в районе проведения работ изменялась от 20 до 30 м. Нормальный градиент поля в районе проведения работ был равен менее 4 нТл/км. Длина кабеля-буксира составляла 100 м,

Таблица 3. Параметры девиационного микрополигона.

при этом длина корпуса судна (работы проводились на военном учебном судне ВD-123) была равна 37 м. Работы проводились при скорости буксировки 6 узлов и при волнении моря до 3-х баллов. За период проведения работ по исследованию курсовой девиации датчика магнитометра изменение амплитуды магнитного поля, зарегистрированные береговой вариационной станцией, составило 81 нТл. Результаты определения магнитной девиации МЧД магнитометра (в буксируемой гондоле) представлены на рис.7. Максимальное значение курсовой девиации при lк = 100 м равно ± 23,5 нТл, при этом хорошо видно, что максимальным образом влияние магнитного момента судна проявляется в направлении приблизительно N-S, то есть на курсах, примерно 0 и 197 угл.град.

При помощи феррозондового магнитометра MAGIC МФ-03-М [4-6] были проведены методические работы по исследованию магнитного момента судна BD-123 на его борту во время исследования (одновременно) курсовой девиации датчика МБПМ "GEONT". Результаты этой работы показаны также на рис.7 (верхняя кривая). Амплмтуда магнитной девиации судна составила ± 25 мкТл. Из рис.7 видно, что характер кривой магнитной девиации на борту судна и за его бортом, на расстоянии 100 м, идентичен. Это говорит о том, что максимальный вклад в магнитную девиацию МЧД магнитометра вносит судно, его намагниченность (его магнитный момент). По результатам этих методических исследований были проведены рассчеты и построена кривая влияния магнитного момента судна на буксируемый датчик магнитометра на различном расстоянии от его кормы. Эта кривая показана на рис.8.

Результаты исследования курсовой девиации МЧД магнитометра "GEONT" показывают, что для уменьшения влияния магнитного момента судна на результаты измерения магнитного поля, его необходимо максимальным образом удалить от кормы судна на длину штатного кабель-буксира, которая равна 180 м. При этом предполагается уменьшение максимальной амплитуды девиации МЧД примерно в 3...4,5 раза.

В процессе проведения натурных испытаний магнитометра проводилась проверка точности повторных измерений путем повторного прохождения одного и того же профиля. Результаты этих наблюдений показаны на рис.9. Из рисунка видно, что постоянная разница смещения одного профиля относительно другого составляет примерно 50 нТл. Это объясняется следующим образом. Во-первых, разностной девиационной характеристикой, которая при длинах кабелей lк = 80 и 100 м (кривые 1 и 2 на рис.9) на курсе Ф = 62 угл.град. составляет примерно 40 нТл, во-вторых, изменением поля за счет векового хода поля, которая для этого района за период проведения работ составила 2...3 нТл, и в-третьих,- разностью в изменении амплитуды суточных вариаций поля в период проведения работ.

Для количественной оценки точности работы магнитометра "GEONT" были взяты результаты измерения магнитного поля при прохождении одного и того же маршрута трижды (на разных галсах). Следует отметить, что ведение судна по маршруту осуществлялось с помощью системы GPS по счислению и поэтому кривые маршрутов судна на выбранных нами для анализа измерительных галсах не достаточно хорошо совпадают. Однако точность измерения, характеризуемая разбросом его показаний – СКО (среднее квадратическое отклонение), получилась достаточно высокой. Так, при оценке двух отдельно взятых галсов, при сравнении значений поля по точкам, совпадающим с моментами прихода меток GPS, мы получили следующие значения СКО: ± 1,71 нТл, ± 2,6 нТл и ± 2,52 нТл. При наличии большего статистического материала (большего числа точек сравнения) и более точной проводке судна по маршруту, результаты могут быть в 1,5...3 раза лучше. Следует отметить, что на величину СКО в данном случае значительным образом влияет рыскание судна на курсе [7]. Так, при данной длине кабель-буксира (lк = 100 м), отклонение судна от заданного курса на ± 5 угл.град. вызывает изменения в показаниях магнитометра (например, на курсе Ф = 62 угл.град.), равное ± 2...2,5 нТл (см. рис.7).

Результаты проведенных испытаний МБПМ "GEONT" показали, что прибор работает достаточно надежно и достаточно точно производит измерения магнитного поля, являясь измерительным инструментом высокой точности. При этом итоговые результаты измерения магнитного поля, полученные с его помощью, значительным образом зависят от качества навигации, аккуратного учета влияния магнитного момента судна и введения вариационных поправок.

* * * * *

Следует отметить, что после публикации данной работы авторы получили сведения, что МБПМ “GEONT” в течение трех лет (начиная с 1994 г.) успешно использовался Геологическим департаментом Вьетнама, а именно, Морским Геофизическим центром (г.Ханой) при проведении полевых производственных работ на шельфе Южно-Китайского моря.

ЛИТЕРАТУРА

1. Nolle A.W., Mahendroo P.P. Journal Chemical Physics. 1960. V.33 (863).

2. Гордин В.М., Розе Е.Н., Углов Б.Д. Морская магнитометрия. М.: Недра, 1986. - 232 с.

3. Фастовский У.В. Методика морской магнитной съемки. М.: ИЗМИРАН, 1989. - 118 с.

4. Любимов В.В. Малогабаритные, экономичные и дешевые компонентные вариометры для нужд науки и медицины. Препринт No. 60 (1007) М.: ИЗМИРАН, 1992. - 21 с.

5. Малогабаритный цифровой компонентный феррозондовый магнитометр MAGIC МФ-03-М. Инструкция по эксплуатации. М.: ИЗМИРАН, 1994. - 11 с.

6. Любимов В.В. Методические проблемы и результаты измерения геомагнитного поля на борту судна, имеющего собственное магнитное поле. Препринт No. 7 (1057) М.: ИЗМИРАН 1994. - 42 с.

7. Lyubimov V.V. Experimental results of a measuring base noise determination of the marine gradientometer. Preprint No. 103 (1050) Moscow: IZMIRAN, 1993. - 46 p.

8. ЗВЕРЕВ А.С., КИРИАКОВ В.Х., ЛЮБИМОВ В.В. Магнитометр «ГЕОНТ» для геомагнитных измерений // Приборы и техника эксперимента. М.: Наука, 1995. No.5. С.205-206.

Материалы работы рассмотрены на семинаре лаборатории магнитосферно-ионосферных связей ИЗМИРАН 10.11.94 г. и рекомендованы к публикации в открытой печати.

Зверев Алексей Сергеевич

Кириаков Владислав Христофорович

Любимов Владимир Валерьевич

МОРСКОЙ БУКСИРУЕМЫЙ ПРОТОННЫЙ

МАГНИТОМЕТР "GEONT".

Подписано к печати 29.09.94 г.

Усл.печ.л. 1,75. Бесплатно. Заказ 56 .

Тираж 50 экз.

Отпечатано в ИЗМИРАН

142092, г.Троицк, Московской области.