Оформлення результатів роботи

Результати роботи повинні включати:

1. комп’ютерна програма обробки рядових рейсів.

2. журнал (таблиця) обробки спостережень рядового рейсу.

3. графік початкової та згладженої кривої аномального магнітного поля.

Таблиця 6.1 – Обробка рядового магнітометричного профілю (рейсу)

Профіль №101, 21 червня 2011 р.				Ділянка „Північна”, магнітометр ММП-203, №2147
№ пікету	Час			Значення поля на профілі, Тпр, нТл			Середнє значення поля на профілі, Тпр, нТл	Значення поля на баз.пункті Тбаз, нТл	Різницеве поле Т, нТл
	Години	Хвилини	Секунди
0	09	00	00	49472	49472	49471	49471,67	49445,3	26,37
0,5	09	00	40	49477	49478	49477	49477,33	49444,9	32,43
1,0	10	01	20	49466	49468	49467	49467	49445,4	21,6
1,5	10	02	00	49468	49468	49468	49468	49445,5	22,5
2,0	10	03	40	49465	49466	49466	49465,67	49445,5	20,17
2,5	10	05	40	49479	49479	49480	49479,33	49445,4	33,93
3,0	10	08	20	49470	49469	49470	49469,67	49445,9	23,77
3,5	10	09	40	49479	49478	49480	49479	49445,1	33,9
4,0	10	11	20	49462	49462	49464	49462,67	49446,5	16,17
4,5	10	13	40	49459	49459	49460	49459,33	49445,9	13,43
5,0	10	15	00	49465	49465	49465	49465	49446,7	18,3

Лабораторна робота № 7 Магніторозвідувальна апаратура

Мета роботи: вивчення будови, принципу дії та технічних характеристик квантового магнітометра М-33 та протонного ММП-203.

Завдання роботи: вивчення будови магнітометрів і порядок роботи з ним на точці виміру.

Короткі теоретичні відомості

Магнітометр М-33

Даний прилад відноситься до квантових і призначений для виконання наземних магнітних вимірювань повного вектора магнітного поля T або його приросту ΔT. На рисунку 7.1 показано зовнішній вигляд приклада.

Рисунок 7.1 – Зовнішня панель магнітометра М-33

Прилад може також використовуватися в якості автоматичної станції для реєстрації варіацій геомагнітного поля δT.

Рисунок 7.2 – Будова магнітометра М-33

До складу магнітометра входить (див. рис. 7.2):

1 - магніточутливий блок; 2 - вимірно-реєстраційний блок; 3 - кабель; 4 - акумулятор; 5 - штанга; 6 - попередній підсилювач.

Принцип дії магнітометра М-33 базується на ефекті Зеемана (розщеплення енергетичних рівнів речовини в магнітному полі на декілька енергетичних підрівнів). Частота вимірювання (Гц) або поглинання світла при переході атомного електрона з одного підрівня на другий пов’язана з напруженістю магнітного поля H співвідношенням:

,

де - магнетон Бора;h – постійна Планка.

1 - магніточутливий блок; 2 - електронний частотомір;

3 - цифродрукарський пристрій; 4 - акумулятор; 5 - перетворювач напруги

Рисунок 7.3 – Блок-схема магнітометра М-33

На рисунку 7.3 приведена блок-схема магнітометра М-33.

Магніточутливий елемент квантовий перетворювач само генерації 1 з’єднаний з електронним часоміром 2 дискретної дії, який перетворює поступаючи в нього сигнали безпосередньо в нанотесли або в десяті долі нанотесли.

Дискретний частомір прямого відліку підраховує числа періодів вимірювальної величини частотиза жорстко фіксований проміжок часу, який квантується за допомогою еталонного генератора.

Для атомів лужних металів зеєманівське розщеплення в зовнішньому магнітному полі виконується згідно закону:

,

де - частота зеєманівського переходу;,- коефіцієнти, що визначаються атомними сталими робочої речовини (лужних парів цезію).

Не звертаючи уваги на квадратний член, можна записати

,

оскільки

,

то

,

Для того, щоб вимірювальна величину N виразити в одиницях магнітного поля в дискретному частомірі виконується умова

,

де n – відлікова похибка нТл.

З метою скорочення часу виміру виміряне значення збільшують у разів. Тому

,

Звідси часовий інтервал виміру:

Для магнітометра М-33 Гц/нТл (пари цезію),;нТл (c) інТл (c). Запис показів частотоміру здійснюється малогабаритним цифро друкуючим механізмом з напіватоматичної дії з стрічкопротяжним механізмом, який фіксує значення поля у вигляді цифр на паперовій стрічці. На неї наносять також мітки часу (автоматично) і реперні відмітки (напівавтоматично).

Магнітометр живиться від акумулятора 4 напругою 6-7.5 В через перетворювач напруги 5.

Магнітовимірний перетворювач складається з двох блоків: у пластмасовому корпусі знаходиться оптична система квантового самогенеруючого перетворювача, а в металевому корпусі – електронні вузли перетворювача. Щоб не було значного впливу на покази, дані блоки розміщені на різних кінцях штанги. В процесі вимірювання один оператор переносить магнітовимірювальний перетворювач, а другий – вимірювально-реєстраційний блок і акумулятор.

Функціональна схема перетворювача магнітометра М-33 наведена на рисунку 7.4.

Термостат

1 - генератор збудження спектральної лампи; 2 - Котушка збудження;

3 - спектральна лампа; 4 - конденсатор; 5 - поляроїд; 6 - пластина ; 7 - комірчина поглинання;8 – котушка зворотнього зв’язку; 9 – фокусуючи лінза; 10 – фотодетектор; 11 – підсилювач; 12 – фазообертаючий пристрій.

Рисунок 7.4 – Функціональна схема квантового магнітометра М-33

Етапи підготовки магнітометра М-33 до роботи.

1. Заповнити друкуючий механізм фарбою.

2. Заправити паперову стрічку.

3. Встановити за допомогою перемикача ручний режим роботи магнітометра, необхідну похибку вимірів (1.0 або 0.1 нТл).

4. Встановити всі перемикачі вимірювального блоку в позицію «Выкл».

5. Приєднати кабель зі штепсельним роз’ємом до магнітореєструючого блоку та акумулятора.

6. Увімкнути перемикачі «Питание» і «Прогрев» та за допомогою перемикача вивід роботи по стрілочному індикатору перевірити режим живлення (стрілка індикатора повинна знаходитись в межах червоного сектора). При цьому схема термоавтоматика магніточутливого блоку (МЧБ) може знаходитись в довільному напрямку. Для приведення її в робочий стан необхідно виконати один вимір натисканням перемикача «Пуск» (в режимі автоматичного виміру – натиснути перемикач «Синхр.»).

7. Встановити контрольний перемикач в позицію «ТК». При увімкненні та вимкненні індикатора (стрілка в районі червоного сектора) переконатися в роботі кварцового термостата. Тривалість першого циклу нагріву при зовнішній температурі плюс 20 °С не перевищує 7 хв. В подальшому циклічність роботи термостата становить 1 хв. – нагрів, 2 хв. – охолодження.

8. Встановити контрольний перемикач в позицію «ТП» і за тими ж ознаками (див. попередній пункт) переконатися в роботі термостата плюс 20 °С наступає приблизно через 15 хв. після увімкнення перемикача «Прогрев». Надалі циклічність роботи термостата МЧБ становить: 1 хв. – нагрів, 7 – хв. – охолодження.

9. Встановити перемикач в позицію «СЛ». Стрілка індикатора при збудженні спектральній лампі буде знаходитись в червоному секторі.

10. Встановити перемикач в позицію «РС» і перевірити роботу схеми регулювання світла. У момент увімкнення перемикача «Питание» генератор працює в режимі збудження «СЛ». Стрілка індикатора знаходиться в крайній правій позиції. Через 2-5 хв. (залежно від зовнішньої температури) починає працювати схема РС і стрілка індикатора повинна знаходитись біля лівого краю червоного сектора або біля правого краю зеленого сектора.

11. Встановити перемикач в позицію «СИГ» і перевірити наявність амплітуди сигналу прецесії. При цьому МЧБ повинен бути розташований на всю довжину кабеля і віднесений в сторону від намагнічених, металевих предметів, а оптична вісь МЧБ має бути орієнтована під кутом 45 ° до напрямку магнітного поля Землі. На час перевірки сигналу перемикач «Нагрев» необхідно вимкнути (попередньо переконайтесь, що термостат МЧБ увійшов в нормальний режим). Сигнал рахується нормальним, якщо при оптимальній позиції МЧБ стрілка індикатора перебуває в межах червоного сектора і амплітуда сигналу зменшується при його відхиленні від заданого напрямку.

12. Перевірити роботу вимірювально-реєструвального блоку (ВРБ). Для цього встановити перемикач «Работа-Контроль» в позицію «Контроль». Увімкнути перемикачі «Табло», «Мотор» і «Печать». Коротким натисканням перемикача «Пуск» виконати вимірювання опорної частоти ГК. У випадку правильної роботи вимірювально-реєструючого тракту на паперовій стрічці повинно надрукуватись контрольне число, що вказано в паспорті приладу. Після цього світлове табло можна вимкнути.

13. Перевірити роботу електронного годинника за мітками (крапкам) на лівому полі паперової стрічки і коротким натисненням кнопки «Синхр.» засинхронізувати їх хід з зовнішнім «еталоном» часу.

14. Перевірити роботу перемикача «Репер». При натисненні на дану кнопку на правому полі паперової стрічки повинні появитися реперні відмітки (риски).

15. Перевести перемикач «Работа-Контроль» в позицію «Работа» і виконати серію (2-3) вимірювань на контрольній точці з інтервалом 2-3 с. При цьому просторова орієнтація МЧБ повинна з точністю ± 15 ° відповідати оптимальній. Якщо в районі знаходження МЧБ відсутні сильні магнітні завади змінного струму, то покази магнітометра при похибці ±1 нТл не повинні відрізнятися більше чим на 1 нТл.

16. При роботі магнітометра в автоматичному режимі всі вказані операції зберігаються тільки з тією різницею, що інтервал часу між вимірами буде визначатися виходом електронних імпульсів (марки часу на паперовій стрічці не буде).

17. Після завершення операції по підготовці магнітометра до роботи позиції перемикачів управління та контролю на передній панелі вимірювально-реєструючого блоку повинні бути наступними: контрольний перемикач в позиції «Сиг», перемикач «Работа-Контроль» в позиції «Работа», перемикач «Табло» в позиції «Выкл»; всі інші перемикачі увімкнені.