Термостат

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

3 - спектральна лампа; 4 - конденсатор; 5 - поляроїд; 6 - пластина /4;

7 - комірчина поглинання; 8 - котушка зворотнього зв`язку; 9 - фокусуюча лінза; 10 - фотодетектор; 11 - підсилювач; 12 - фазообертаючий пристрій.

Рисунок 3.3 - Функціональна схема квантового магнітометра М-33.

Робота перетворювача наступна. Після включення світла накачки оптично орієнтовані атоми (робоча речовина - пари Cs ) в комірці поглинання 7 при одночасній дії флуктуаційних процесів модулюють на резонансній частоті дане світло, що пройшло. Сигнал з фотодетектора 10 поступає на широкополосний підсилювач 11 і дальше, через фазообертач 12 подається в радіочастотну котушку 8 для здійснення додатнього зворотнього зв`язку. Фазообертач зсуває фазу напруги на - 90 , тому, що при резонансі радіочастотна модуляція світла зсунута по фазі відносно радіочастотного на 90 . Відбувається різке збільшення сигналу, після чого система починає самогенерувати на резонансній частоті.

Амплітуда сигналу залежить від кута між оптичною віссю перетворювача і напрямком зовнішнього (вимірюваного) магнітного поля. При =0 і =90 сигнал відсутній, при =45 - максимальний. Тому для оптимальної роботи самогенеруючого перетворювача його оптична вісь повинна розміщуватись під кутом 45 до вимірюваного магнітного поля. Практично допускається відхилення оптичної висі вид оптимального значення на ± 15 .

Етапи підготовки магнітометра до роботи.

1. Заповнити ролик цифродрукуючого механізму фарбою (спеціальним чорнилом).

2. Заправити паперову стрічку.

3. Встановити за допомогою перемикача ручний режим роботи магнітометра, необхідну похибку відліку (1.0 або 0.1 нТл), необхідний інтервал виходу часових імпульсів на електронному годиннику (15, 30 або 60 с).

4. Встановити всі тумблери вимірного блоку в положення “Викл.”

5. З`єднати кабель зі штепсельними розйомами на магніточутливому, реєструючому блоках та акумуляторі.

6. Ввімкнути тумблери “Питание” та “Нагрев” і за допомогою перемикача по стрілочному індикатору перевірити режим живлення (стрілка індикатора повинна знаходитись в червоному секторі). При цьому схема термоавтоматики магніточутливого перетворювача (МЧП) встановлюється в довільному напрямку. Для приведення її в робочий стан необхідно виконати один вимір від кнопки “Пуск” (в режимі автоматичних вимірювань - кнопки “Синхр.”).

7. Встановити контрольний перемикач у положення “ТК” і при вмиканні (стрілка в червоному секторі) і вимиканні по індикатору переконатись в роботі термостата кварцу. Тривалість першого циклу нагріву при зовнішній температурі 20 С, не перевищує 7 хв. Надалі циклічність роботи термостата кварцу складає 1 хв нагрів, 2 хв - охолодження.

8. Встановити контрольний перемикач у положення “ТП” і по вищенаведених признаках переконатись в роботі термостата МЧП. Перше вимикання термостата при зовнішній температурі +20 С наступає приблизно через 15 хв після вмикання тумблера “Нагрев”. Далі циклічність роботи термостата МЧП складає: 1 хв нагрів, 7 хв - охолодження.

9. Встановити контрольний перемикач в положення “СЛ” (спектральна лампа). Стрілка індикатора при збудженні спектральної лампи повинна знаходиться в червоному секторі.

10. Встановити перемикач в положення “РС” і перевірити роботу схеми регулювання світла. В момент вмикання тумблера “Питание” генератор працює в режимі збудження “СЛ”, стрілка індикатора знаходиться в крайньому правому положенні. Через 2-5 хв (в залежності від температури навколишнього середовища) починає працювати схема РС і стрілка індикатора повинна знаходитись в крайній лівій частині червоного сектора або біля правого краю зеленого сектора.

11. Встановити перемикач в положення “СИГ” і перевірити наявність та амплітуду сигналу прецесії. При цьому блок МЧП повинен бути віднесений на довжину кабелю від вимірювально-реєструючого блоку (ВРБ) і інших намагнічених предметів, а оптична вісь МЧП зорієнтована під кутом 45 до напрямку магнітного поля Землі. На час перевірки сигналу тумблер “Нагрев” необхідно виключити (попередньо переконатись, що термостат МЧП ввійшов в нормальний режим). Сигнал вважається нормальним, якщо при оптимальному положенні МЧП стрілка індикатора знаходиться в червоному секторі і амплітуда сигналу зменшується при відхиленні його від оптимального положення.

12. Перевірити роботу ВРБ. Для цього встановити перемикач “Работа – Контроль” в положення “Контроль”, ввімкнути тумблери “Табло”, “Мотор”, “Печать”. Коротким натиском кнопки “Пуск” провести вимірювання базової частоти генератора. При правильній роботі вимірно-реєструючого тракту на стрічці повинно віддрукуватись контрольне число, вказане в паспорті. Таке ж число повинно показувати світлове табло. Після цього світлове табло можна вимкнути.

13. Перевірити роботу електронного годинника по наявності марок (крапок) на лівому полі стрічки і коротким натиском на кнопку “Синхр.” засинхронізувати його хід з зовнішнім “Еталоном” часу.

14. Перевірити роботу кнопки “Репер”. При натиску на кнопку – на правому полі стрічки повинні появитись реперні відмітки (тире).

15. Перемкнути тумблер “Работа – Контроль” в положення “Работа” і провести серію (2-3) вимірювань на контрольній точці з інтервалом 2-3 с. При цьому просторова орієнтація МЧП повинна з похибкою відповідати оптимальній. Якщо поблизу пункту встановлення МЧП відсутні сильні магнітні перешкоди змінного струму, покази магнітометра при похибці зчитування 1 нТл не повинні відрізнятися більше, ніж на 1 нТл.

16. Підчас роботи магнітометра в автоматичному режимі вказані операції зберігаються з тією різницею, що проміжок часу між вимірами буде здійснюватись часом виходу імпульсів електронного годинника (марки часу на стрічці будуть відсутні).

17. Після завершення операцій підготовки магнітометра до роботи положення ручок управління і контролю на лицевій панелі вимірно - реєструючого блоку повинно бути такими: контрольний перемикач в положенні “Сиг.” тумблер “Работа – Контроль” в положенні “Работа”, тумблер “Табло” в положенні “Викл”, всі інші тумблери ввімкнуті.

Робота з магнітометром М-33 на профілі здійснюють два оператори: один переносить МЧП і працює з ним, другий переносить ВРБ і акумулятор.

Перед початком зйомки на спеціальному контрольному пункті (КП), де градієнт поля менше 3 нТл/м необхідно визначити азимутальні зміщення (дивіаційні поправки) магнітометра. Спостереження здійснюються через 30 . Ці поправки враховуються при обробці рейсу. Перед початком роботи необхідно перевірити щільність приєднання cтикувань. Оператор, який працює з МЧБ, не повинен мати при собі намагнічених предметів. Безпосередньо зйомка здійснюється у такому порядку: оператор з МЧП, а за ним на віддалі 6-7 м оператор з ВРБ переміщуються по профілю. При підході до точки вимірювання оператор натискає на кнопку або оператор з ВРБ на кнопку “Пуск”. При похибці 1 нТл зйомка виконується без зупинки.

5.3 Обробка польових вимірів

Обробка польових спостережень направлена для виправлення значень поля від викривлень за рахунок різних інструментальних та природних факторів та приведення до єдиного абсолютного (рівня моря) або умовного рівня. Результати обробки представляються як у цифровому так і у графічному вигляді.

Зазвичай, обробка спостережень проводиться вручну або з використанням мікрокалькуляторів та виконується у польових геофізичних партіях, що забезпечує оперативний контроль за процесом зйомки.

Важливою особливістю методики обробки магнітометричних спостережень є необхідність врахування значних за інтенсивністю добових варіацій магнітного поля, що зумовлені інтенсивністю сонячних вихрів. У більшості випадків вони приблизно одинакові в межах площі спостережень. Тоді для виключення впливу добових варіацій достатньо проводити синхронні стаціонарні спостереження на базовому контрольному пункті. Різниця між значеннями поля по точкам спостережень та варіаціями поля на базовому пункті практично виключає ці варіації зі спостереженого поля.

Аномальне поле визначається за формулою:

, (3.9)

де - відлік на базовому пункті в момент початку спостережень по профілю; - відлік на базовому пункті в момент часу спостереження на і-й точці по профілю.