Оптико-механические магнитометры

Принцип действия оптико-механических магнитометров основан на взаимодейст- вии магнитных полей Земли и постоянного магнита, служащего чувствительным эле- ментом (датчиком) таких приборов. В зависимости от ориентации оси вращения посто- янного магнита, его магнитного момента и напряженности магнитного поля Земли по- стоянный магнит занимает определенное положение относительно горизонтальной или вертикальной плоскости. Изменение напряженности магнитного поля Земли приводит к соответствующему изменению угла наклона постоянного магнита (при прочих рав- ных условиях). Для повышения точности определения угла наклона системы применя- ют специальные оптические устройства.

В магнитометрах, измеряющих приращение вертикальной составляющей магнит- ного поля Земли ΔZ, т. е. ее изменение по сравнению со значением в начальной точке, ось вращения постоянного магнита устанавливают горизонтально и ориентируют по направлению вектора Н. При таком положении чувствительной системы на вращение постоянного магнита будет действовать только вертикальная составляющая магнитного поля Земли, так как горизонтальная составляющая совпадает с осью вращения. Для по- вышения чувствительности прибора к малым изменениям вертикальной составляющей ΔZ постоянный магнит должен располагаться примерно горизонтально. Это достигает- ся уравновешиванием действия вертикальной составляющей ΔZ силой тяжести посто- янного магнита, если центры его вращения и тяжести не совпадают. При перемещении прибора из одной точки в другую приращение вертикальной составляющей магнитного поля ΔZ будет связано с изменением угла наклона системы Δφ (если Δφ ≤ 1,5°) соот- ношением

ΔZ = k Δφ= c(n – n0) (3.5)

где k — коэффициент пропорциональности; с—цена деления шкалы прибора; п, n0 — отсчеты по прибору в двух точках измерения, снимаемые с помощью специальных оп- тических устройств.

Для снижения погрешности при ориентации по магнитному меридиану исполь- зуют компенсационный способ измерений. Для этого в приборе имеется компенсаци- онный магнит, жестко связанный с отсчетной шкалой. Плавная компенсация осуществ- ляется вращением этого магнита до тех пор, пока постоянный магнит не установится горизонтально. Момент компенсации фиксируется с помощью особой оптической сис- темы путем совмещения отраженного от зеркала на магните и неподвижного горизон- тального индексов. Для расширения пределов измерения ΔZ существует второй, так называемый диапазонный магнит ступенчатой компенсации. Изложенный принцип из- мерения приращения вертикальной составляющей магнитного поля Земли реализован в современном наземном магнитометре М-27М. В зависимости от методики магнитораз- ведочных работ погрешность измерений таким прибором составляет 2—5нТл.