2 Устройство и порядок работы с магнитометром м-33

Назначение прибора

Магнитометр пешеходный квантовый предназначен для измерения и регистрации магнитной индукции поля Земли, а также для автоматического измерения и регистрации вариаций магнитной индукции.

Область применения магнитометра – выполнение наземных магнитных измерений с целью геологического картирования и детализации магнитных свойств аномалий при поиске полезных ископаемых.

Условия эксплуатации магнитометра – работа на открытом воздухе в диапазоне температуры от минус 10 до +40ºС при относительной влажности 65±15% и атмосферном давлении 100±4 кПа. Магнитометр устойчиво работает в условиях относительной влажности до 90% при температуре 27±2ºС.

Технические данные

1. Диапазон измерения магнитной индукции 20000 – 80000 нТ.

2. Погрешность отсчитывания ±0,1 нТ и ±1,0 нТ.

3. Систематическая составляющая погрешности магнитометра ∆_с не превосходит (Для магнитометров с произведенной при выпуске коррекцией коэффициента преобразования систематическая составляющая погрешности не превосходит: а) А±5 нТ – при измерении абсолютного значения магнитной индукции, где А – постоянная величина, указанная в формуляре магнитометра ( |А| ≤ 50 нТ); б) ±∆В*10^-3 нТ – при измерении приращений магнитной индукции до 10000 нТ; в) ±10 нТ – при измерении приращений магнитной индукции свыше 10000 нТ.): а) ±25 нТ – при измерении абсолютного значения магнитной индукции В; б) ±∆В*10^-3 нТ – при измерении приращений магнитной индукции ∆В;

4. Среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности магнитометра не превосходит: а) 0,2 нТ – при погрешности отсчитывания ±0,1 нТ; б) 1,0 нТ – при погрешности отсчитывания ±1,0 нТ.

5. Изменение показаний магнитометра при непрерывной работе не превосходит ±0,35 нТ в час и ±1,5 нТ за 8 ч.

6. Изменение показаний магнитометра в диапазоне рабочей температуры не превосходит ±0,2 нТ/ºС.

7. Оптимальное рабочее положение – угол 45±2º между осью магниточувствительного преобразователя и направлением магнитного поля. Изменение показаний магнитометра при отклонении магниточувствителього преобразователя от оптимального положения не превосходит значений, приведенных в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Угол отклонения магниточувствительного преобразователя от оптимального положения	Изменение показаний, нТ
	В диапазоне значений магнитной индукции от 40000 до 60000 нТ (включительно)	В диапазонах значений магнитной индукции от 20000 до 40000 нТ (исключительно) и свыше 60000 до 80000 нТ (включительно)
±10º ±20º	±2 ±3,5	±3 ±6

8. Погрешность формирователя минутного интервала не превосходит +0,07 с.

9. Режимы работы магнитометра – ручной и автоматический. При работе в автоматическом режиме интервал между измерениями может быть установлен равным 15, 30 или 60 с.

10. Питание магнитометра осуществляется от блока аккумуляторных батарей или любой сети постоянного тока напряжением от 6 до 7,5 В. Потребляемая мощность в нормальном рабочем режиме не превышает 15 Вт.

11. Время установления рабочего режима магнитометра (время самопрогрева) не должно превышать: а) при работе с погрешностью отсчитывания ±1,0 нТ – 15 мин в нормальных условия применения и 30 мин при температуре минус 10ºС; б) при работе с погрешностью отсчитывания ±0,1 нТ – 60 мин во всем диапазоне рабочей температуры.

12. Масса рабочего комплекта магнитометра не более 13,5 кг.

Состав магнитометра

Блок магниточувствительный – 1;

Блок измерительно-регистрирующий – 1;

Блок аккумуляторных батарей – 2;

Подвеска ранцевая – 1;

Кабель соединительный –1;

Комплект запасных частей –1;

Комплект инструмента и принадлежностей – 1;

Общий вид (рабочий комплект) магнитометра показан на рис. 2.1

1 – блок магниточувствительный; 2 – кабель; 3 – блок измерительно-регистрирующий; 4 – блок аккумуляторных батарей.

Рисунок 2.1 Общий вид магнитометра М-33

Структурная схема и работа магнитометра

Структурная схема магнитометра приведена на рис. 2.2

Рисунок 2.2 Структурная схема магнитометра М-33

В магниточувствительном блоке происходит преобразование измеряемой магнитной индукции в электрический сигнал, частота которого пропорциональна значению измеряемой величины. С магниточувствительного блока сигнал по кабелю поступает на вход электронного частотомера дискретного действия. Выбором временного интервала измерения частотомера частота сигнала фиксируется непосредственно в единицах магнитной индукции (нТ) или в десятых долях нТ. Значение магнитной индукции, измеренное частотомером, автоматически регистрируется в цифровом виде на бумажной ленте цифропечатающего механизма.

Питание магнитометра осуществляется от блока аккумуляторных батарей через преобразователь напряжения.

Подготовка магнитометра к работе

1. Установить все тумблеры на лицевой панели блока в положение «ВЫКЛ».

2. Соединить кабель со штепсельным разъемом, установленным на магниточувствительно, измерительно-регистрационном и аккумуляторном блоках.

3. Включить тумблеры «ПИТАНИЕ» и «НАГРЕВ»**, и с помощью многопозиционного переключателя по стрелочному индикатору проверьте режимы питающих напряжений (при нормальной величине напряжений стрелка индикатора должна находиться в красном секторе).

4. Установить контрольный переключатель в положение «ТК» и по включению (стрелка в красном секторе) и отключению индикатора убедиться в работе термостата кварца. Длительность первого цикла нагрева при внешней температуре +20ºС не превышает 7 мин. В дальнейшем цикличность работы термостата кварца составляет 1 мин. – нагрев, 2 мин – охлаждение.

5. Установите контрольный переключатель в положение «ТП» и по тем же признакам убедитесь в работе термостата МЧП. Первое отключение термостата при внешней температуре +20ºС наступает примерно через 15 мин после включения тумблера «НАГРЕВ». В дальнейшем цикличность работы термостата МЧП составляет: 1 мин – нагрев, 7 мин – охлаждение.

6. Установить контрольный переключатель в положение «СЛ». При возбужденной СЛ стрелка индикатора должна находиться в красном секторе.

7. Установить переключатель в положение «РС» и проверить схему работы РС. В момент включения тумблера «ПИТАНИЕ» генератор работает в режиме возбуждения СЛ, и стрелка индикатора должна отклониться в крайнее правое положение. Через 2-5 мин (в зависимости от температуры окружающей среды) вступает в работу схема РС и стрелка индикатора начинает отклоняться влево. В нормальном режиме работы стрелка индикатора должна установиться у левого края красного сектора или у правого края зеленого сектора.

8. Установить переключатель в положение «СИГ» и проверить наличие и относительную амплитуду сигнала прецессии. При этом МЧБ должен быть отнесен от БИР (на длину кабеля) и других намагниченных предметов, а оптическая ось МЧП (от СЛ к фотодетектору) сориентирована под углом 45º к направлению магнитного поля Земли. На время проверки сигнала тумблер «НАГРЕВ» необходимо выключить, так как постоянный ток, протекающий по обмотке нагревателя термостата МЧП, может вызвать пропадание сигнала (предварительно следует убедиться, что термостат МЧП вышел в нормальный режим). Сигнал считается нормальным, если стрелка индикатора при оптимальном положении МЧП находится в красном секторе, а при отключении его от оптимального положения амплитуда сигнала уменьшается.

9. Проверить работу БИР. Для этого установить переключатель «РАБОТА – КОНТРОЛЬ» в положение «КОНТРОЛЬ», включите тумблеры «ТАБЛО», «МОТОР» и «ПЕЧАТЬ». Коротким нажатием на кнопку «ПУСК» произведите измерение опорной частоты ГК. При правильной работе измерительно-регистрирующего тракта на ленте должно отпечататься контрольное число, указанное в формуляре (паспорта). Такое же число должно показывать световое табло. После этого световое табло можно отключить.

10. Проверить работу электронных часов по наличию марок (точек) на левом поле ленты и коротким нажатием на кнопку «СИНХР» засинхронизируйте их ход с внешним «эталоном» времени.

11. Проверить работу кнопки «РЕПЕР». При нажатии на кнопку на правом поле ленты должны появляться реперные отметки (тире).

12. Переключить тумблер «РАБОТА–КОНТРОЛЬ» в положение «РАБОТА» и произвести серию (2-3) измерений на контрольной точке с интервалом 2-3с. При этом пространственная ориентация МЧП должна примерно (с точностью ±15º) соответствовать оптимальной. Если в районе установки МЧП отсутствуют сильные магнитные помехи переменного тока, показания магнитометра при погрешности отсчитывания ±1 нТ не должны отличаться более чем на ±1 нТ.

13. При работе магнитометра в автоматическом режиме указанные выше операции сохраняются с той разницей, что интервал между измерениями будет определяться временем выхода импульсов электронных часов (марки времени на ленте будут отсутствовать).

14. После завершения операций по подготовке магнитометра к работе положение органов управления и контроля на лицевой панели измерительно-регистрационного блока должно быть следующим: контрольный переключатель в положении «СИГ», тумблер «РАБОТА – КОНТРОЛЬ» в положении «РАБОТА», тумблер «ТАБЛО» в положении «ВЫКЛ», все остальные тумблеры включены.

Порядок работы

1. При использовании прибора в качестве переносного магнитометра обслуживающий персонал состоит из двух операторов: один переносит МЧП и работает с ним, второй переносит БИР и блок аккумуляторных батарее, осуществляет контроль режимов работы прибора и производит ручные записи на ленте.

2. В автоматическом режиме магнитометр на период автономности его действия (режим магнитовариационной станции) не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала.

3. Переноска МЧБ может осуществляться в горизонтальном или (при наличии больших помех, связанных с неоднородностью намагничивания почвенного слоя) вертикальном положении (рис). В обоих вариантах МЧП должен быть выставлен в оптимальное положение (по максимальной амплитуде сигнала, фиксируемого стрелочным индикатором). Изменение положения МЧП в пространстве осуществляется на шарнире дискретно через 10º. Для этого необходимо нажать фиксаторы шарнира и наклонить МЧП в нужное положение. Поворот МЧП в плоскости, перпендикулярной оси штанги, можно осуществить, отпустив штанговый зажим МЧП. При работе в области низких температур на МЧП рекомендуется надеть специальный чехол, входящий в комплект поставки магнитометра. Удобного для оператора положения ручку и пусковой кнопки МЧБ можно добиться перемещением ручки вдоль штанги и поворотом электронного блока (при работе с МЧБ в вертикальном положении), отпустив соответствующие зажимы.

4. Переноска БИР и блока аккумуляторных батарей осуществляется на ранцевой подвеске, входящей в комплект магнитометра.

5. Перед началом съемки на участке на специальном контрольном пункте, имеющем градиент поля не более 3 нТ/м, следует определить азимутальные сдвиги (девиационные поправки) показаний магнитометра. Обычно эти измерения выполняются через 30º. При изменении азимута МЧБ ось МЧП необходимо выставить в оптимальное положение. Выявленные при этом сдвиги должны учитываться при обработке результатов съемки.

6. Перед началом работы необходимо проверить: а) надежность закрепления блоков магнитометра на ранцевой подвеске; б) плотность присоединения всех штепсельных разъемов (во избежание помех контактного типа эксплуатация магнитометра с неплотно присоединенными разъемами запрещается); в) отсутствие намагниченных предметов у оператора, работающего с МЧБ.

7. Для подтверждения работоспособности магнитометра рекомендуется перед началом и в конце съемки произвести серию (4-5) контрольных измерений в режиме «КОНТРОЛЬ» и в режиме «РАБОТА» (при фиксированном положении МЧБ).

8. Непосредственно съемка выполняется в следующем порядке: оператор с МЧБ, а за ним на расстоянии 6-7 м оператор с БИР и блоком аккумуляторных батарей передвигаются по заданному профилю; при подходе к точке измерения оператор нажимает на кнопку дистанционного управления.

9. При погрешности отсчитывания ±1,0 нТ съемка выполняется, как правило, без остановки на точке измерения. Исключение могут составлять случаи, когда необходима точная пространственная фиксация МЧП, например, при производстве специальных контрольных измерений в магнитных полях с большими градиентами. Для определения момента нажатия кнопки «ПУСК» следует помнить, что после отпускания кнопки непосредственно измерение производится в течение 0,2 с. При работе с погрешностью отсчитывания ±0,1 нТ длительность измерения увеличивается до 2 с. Поэтому, чтобы не загрубить точность плановой привязки точки наблюдения, измерения рекомендуется выполнять с остановками. Для повышения точности пространственной ориентировки МЧП можно использовать круглый уровень, установленный на штанге МЧБ.

10. После окончания съемки на профиле оператор отключает печать, производит протяжку ленты и делает на ней необходимые отметки.

11. Для привязки марок времени к внешнему «эталону» времени оператор перед началом съемки и после каждой задержки измерения, превышающей период выхода марок времени, должен против одной из них на ленте сделать запись времени.

12. Во время съемки оператор, работающий с БИР, обязан периодически по стрелочному индикатору следить за тем, чтобы пространственная ориентировка МЧП оставалась в пределах допустимой (стрелка индикатора не должна заходить в первую треть зеленого сектора). Во время кратковременных перерывов, а также при сомнительных результатах измерений проверяются (по контрольному индикатору) остальные режимы работы магнитометра. При необходимости следует произвести серию контрольных измерений магнитного поля.

13. После окончания работы прибор выключается, разбирается на блоки и укладывается в ящики. Транспортировка магнитометра к месту работы и обратно (исключая случаи переноса его в ранцевой подвеске) производится только в укладочных ящиках.

14. При использовании магнитометра в режиме магнитовариационной станции его обслуживание осуществляется лишь периодически (через 1–2 ч) с целью проверки питающего напряжения и других режимов работы магнитометра, а также для повторной (при необходимости) синхронизации электронных часов.