Порядок проведення роботи

1. Познайомитись з будовою магнітометра.

2. Підготувати магнітометр до роботи.

3. Провести серію вимірів магнітометром по профілю (20-25 пікетів).

4. Паралельно проводити вимірювання іншим приладом.

Магнітометр ММП-203

Магнітометр пішохідний протонний ММП-203 відноситься до прецезійних польових вимірювальних приладів переносного типу і призначеня для вимірювання абсолютного значення магнітної індукції поля Землі та його варіацій.

Прилад виконаний у портативному варіанті і дуже зручний у використанні. Систематична похибка абсолютних вимірів складає не більш ніж ± 2,5 нТл. Відлікова похибка приладу дорівнює ± 1 нТл. Час одного виміру не більше 3 сек. Загальна маса робочого комплекту складає 6 кг. Виміри позначаються на цифровому табло. З приладом працює один оператор. Живлення забезпечується батареєю сухих елементів з напругою 13 ± 3В. Загальний вигляд приладу показано на рис.7.4.

1-магнитовимиірювальний перетворювач (МВП), 2- вимірювальний пульт, 3- касета

Рис.7.5 – Магнітометр ММП-203

Явище вільної ядерної прецесії виглядає наступним чином. Вектор магнітного поля Землі Тз частотою (співвідношення Ламора)

де гіромагнітне відношення ядра ( відношення його магнітного моменту до механічного);- деяка мала величина, що визначає ступінь магнітного екранування ядра електронною оболонкою. З цього рівняння випливає, що частота прецесіїзалежить для ядер даної речовини лише від зовнішнього магнітного поля Т(γ – постійна).

Вводимо позначення:

К = γ (1-σ) / 2

Тоді попередня формула набуває наступного вигляду:

ω = КТ

Таким чином зрозуміло, що при визначенні ω можна визначити і значення модулю вектора Т.

В якості матеріалу для створення ефекту прецесії використовуються збагачені протонами рідини (вода, спирт, керосин, бензол та інші). Якщо ємність з такою рідиною розмістити в котушці індуктивності, то в котушці виникне електро-рушійна сила (ЕРС) з частотою, що дорівнює частоті прецесії протонів, але амплітуда такої ЕРС буде дуже малою і такою, що важко вимірюється. Для підсилення інтенсивності сигналу використовують штучно створене досить сильне постійне магнітне поле. Таке поле Нстворюється за допомогою котушки (соленоїду), всередині якої розміщують ємність з рідиною. Таке поле має напрямок, що приблизно перпендикулярний до напрямку вектору магнітного поля ЗемліТ.

З моменту створення штучного поля Н, воно починає екранувати ємність з рідиною від зовнішнього магнітного поля, і вектор ядерного намагнічування ядер почне орієнтуватися у напрямку, що є близьким до напрямку штучного поляН. Після різкого відключення поляНвектор ядерного намагнічування знову починає орієнтуватися в напрямку попереднього магнітного поля – за напрямком векторуТ. Час переходу ядерного намагнічування з напрямкуНдо напрямкуТназиваютьчасом релаксації.

Протони – це ядра атомів водню. Їм властива деяка кількість моменту руху (спін) та магнітний момент. В магнітному полі протони рухаються навколо силових ліній цього поля таким чином, що вісь їх обертання (напрямок вектору магнітного моменту) описує конічну поверхню. Цей рух подібний до руху відхиленої від вертикалі вісі обертання дзигі навколо вертикальної вісі і має назву прецесія. Прецесія, що відбувається без впливу зовнішньої сили, називається вільною. Частота вільної прецесії протонів у магнітному полі, як вже було зазначено, прямо пропорційна модулю вектору напруженості цього поля.

Вектор магнітного моменту протонів (вектор ядерного намагнічування) після відключення поля Н, прецесіє навколо вектору Т, наводить змінну ЕРС у приймальній котушці, в середині якої знаходиться ємність з рідиною. У магнітометрі котушка збурення (поляризації) є одночасно й приймальною котушкою. Потужність ЕРС,що індуктується, падає за час релаксації згідно експоненціального закону. Час релаксації вимірюється долями секунди, але це є цілком достатньо для вимірів.Сигнал підсилюють та подають на частотомер. Вимірюють частоту, а за її значенню – значення модулю Т (згідно з формулою (3)). Час вимірювання дорівнює декільком секундам.

У Магнітометрі ММП-203 як робочу речовину використовують керосин. Він має відносно малий час релаксації (близько 1,2 сек) та низьку температуру замерзання (мінус 70 ºС). Конструктивно МПП-203 складається з двох блоків – магніто-чутливого перетворювача (МЧП) та вимірювального пульту (див. рис. 7.5). У вимірювальному пульті є місце для розміщення сухих елементів живлення.

До складу магнітометра входить:

1. Магніточутливий елемент (давач)

2. Вимірювальний блок

3. З’єднувальний кабель

4. Акумулятор

5. Штанга

Етапи підготовки магнітометра ММП-203 до роботи.

1. Встановити ручку перемикача діапазонів в положення “Викл.”

2. Повернути на 5-6 обертів вліво два невипадаючих гвинти, розміщених з боку дна батарейної касети, від’єднати батарейну касету від корпусу вимірювального блоку.

3. Відкрутити гвинт кришки люка, розміщеного на дні вимірювального блоку, зняти кришку. Перемикач “Робота-Контроль” встановити в положення “Контр.” (контроль).

4. Перемикач “Нагрів” встановити в положення “Викл.”.

5. Перемикач “Авт.-Руч.” Встановити в положення “Руч.” (ручне управління роботою магнітометра).

6. Встановити елементи “373” в батарейній касеті згідно надрукованого на на контактних пружинах.

7. З’єднати кабель, що приєднаний з лицевого боку панелі з давачем.

8. Включити магнітометр поворотом ручки управління в дудь-яке положення перемикача піддіапазонів. Короткотривалим натискуванням на ручку управління провести виміри контрольної частоти. Після завершення циклу вимірювань на цифровому індикаторі висвітиться контрольне число 45879±1 а на сегментах 6-го розряду індикатора – символи контролю джерела живлення та проходження сигналу.

9. Виключити магнітометр. Від’єднати батарейну касету. Встановити перемикач “Робота-Контр.” в положення “Робота” і закрити кришкою люк з додатковими органами управління. Приєднати батарейну касету до вимірювального блоку.

10. Вибрати місце за межами приміщення, яке вільне від впливу сильних завад і градієнтів більше 200 нТл/м і в робочому положенні давача провести серію вимірів магнітної індукції, попередньо встановивши ручку управління на необхідний діапазон. Якщо різниця в показах магнітометра не перевищує ±2 нТл, магнітометр справний і готовий до роботи.

11. Перед початком геомагнітних зйомок необхідно:

• закріпити вимірювальний блок магнітометра на ранцевій підвісці на грудях оператора;

• перевірити відсутність намагнічених предметів у оператора (годинник, мобільний телефон, ключі і т.п.);

• зорієнтувати давач в положенні, коли смуга на його корпусі (її напрямок) збігався з площиною магнітного меридіана (відхилення не більше ± 5-10^о) ;

• пробними вимірами встановити ручку перемикача під діапазонів в потрібне положення (в районі корпусів ІФНТУНГа робочий під діапазон 49600 нТл (№7) ;

• при появі сумнівного результату вимірювання оператор зобов’язаний повторити виміри і переконавшись в ідентичності отриманих значень, записати покази в журнал спостережень. При цьому необхідно також зазначити дату, ділянку, профіль, пікет та час (год., хвил.) спостереження.

12. По завершенню роботи магнітометр виключити, розібрати на блоки і скласти в пакувальний ящик.