3.2. Принцип измерения наклонения

Наклонение J – угол между горизонтальной плоскостью и направлением полного вектора магнитной индукции Земли. Измерения наклонения можно провести двумя способами: стрелочным и индукционным. Приборы для измерения наклонения называются инклинаторами. Основной деталью стрелочного инклинатора является магнитная стрелка, которая может вращаться в вертикальной плоскости при условии, что ось вращения проходит через ее центр тяжести. Положение магнитной стрелки уравновешивается только магнитными силами Z и H. При произвольной ориентации прибора А положение стрелки можно описать уравнением

M Z cosi = M H sini cosA,

где i – угол наклона стрелки. Делая перестановку, получим

Z / H = tgi cosA.

Если прибор установить в плоскости магнитного меридиана, то магнитная стрелка примет направление силовых линий земного магнитного поля и тогда получим, что измеренный угол наклона стрелки i будет равен величине наклонения J:

tgJ = tgi. (3.2)

Действие индукционного инклинатора основано на эффекте возникновения электродвижущей силы индукции (ЭДС) в рамке с большим количеством витков, при вращении которой в магнитном поле ее пронизывает магнитный поток. ЭДС становится равной нулю, если ось вращения рамки совпадает с направлением силовых линий магнитного поля. Поэтому, вращая круговую рамку в магнитном поле Земли и изменяя положение оси вращения, можно добиться того, чтобы ток в рамке, регистрируемый измерительным прибором, стал равным нулю. Тогда угол, составляемый осью вращения рамки и горизонтальной плоскостью, будет равен углу наклонения.

Силовые элементы земного магнетизма могут измеряться абсолютными и относительными методами. При абсолютных методах истинная величина элемента определяется прямыми способами с использованием физических констант. При относительных методах определяются изменения величины элемента земного магнетизма в сравнении с величиной при первоначальной настройке аппаратуры. Чувствительность прибора зависит от принципа работы магнитного элемента в данном типе аппаратуры.

Согласно закону Кулона силовой элемент магнитного поля, вызванного любым земным источником, может быть измерен только при наличии в магнитометрической аппаратуре магнитного датчика, способного улавливать его и реагировать на взаимосвязь с окружающим магнитным полем. По типу конструкции датчиков-магнитов магнитометрические приборы делят на несколько основных классов: магнитомеханические, индукционные, протонные (ядерные) и квантовые.

3.3. Оптико-механические магнитометры

Приборы данного типа много десятков лет были на вооружении советских геофизиков, все наземные наблюдения до середины 70-х гг. прошлого столетия в основном были выполнены приборами этого класса. Они просты в обращении, не требуют дорогого технического обслуживания. Однако точность магнитной съемки, выполненной такими магнитометрами, не превышает 10-15 нТл. В литературе эти приборы чаще всего называют оптико-механическими, стрелочными и магнитными весами /1,2/.

В основу действия приборов положен принцип работы весов. Приборы просты в производстве. Детально разработана теория их действия, которая заслуживает внимания исследователей при последующих разработках магнитных датчиков и дает понимание смысла измерения элементов земного магнетизма.