Протонные магнитометры

Контроль питания.

Индицирует текущее напряжение питания. "ОК" или "Меню" - выход  в меню рабочих настроек.

Подсветка.

Включает и выключает подсветку  дисплея. Принимает значения Вкл. и  Выкл. (по умолчанию). Выбор значения осуществляется кнопками "Влево" и "Вправо", "ОК" - сохранение выбранного значения в EEPROM и выход  в меню рабочих настроек, "Меню" - выход в меню рабочих настроек без сохранения изменений.

Б) - Аппаратные настройки. Включают в  себя следующие функции:

Время поляризации.

Время подавления переходного процесса.

Задержка подключения усилителя.

Входная задержка.

Порог разряда аккумулятора.

Кнопками "Влево" и "Вправо" осуществляется выбор пункта, "ОК" - вход в подменю выбранного пункта, "Меню" - выход в режим настроек.

Рассмотрим каждый из пунктов:

Время поляризации.

Задает значение длительности импульса поляризации (см. приведенные выше графики). Изменение этого параметра необходимо для обеспечения работоспособности  прибора с разными типами рабочего вещества в датчике (например, для керосина это значение составляет 0,6-0,7 с, а для дисциллированной воды - 2,5-2,8 с). Принимает значения от 0,2 с до 3 с с шагом 0,2 с. (по умолчанию 0,7 с). Выбор значения осуществляется кнопками "Влево" и "Вправо", "ОК" - сохранение выбранного значения в EEPROM и выход в меню аппаратных настроек, "Меню" - выход в меню аппаратных настроек без сохранения изменений.

Время подавления переходного процесса.

Задает величину временного интервала, на которую Вспомогательный импульс 1 больше Управляющего импульса 1 (см. приведенные  выше графики). Служит для адаптации  устройства под датчики различных  топологий, индуктивностей и с различными активными сопротивлениями. Выбор  значения осуществляется кнопками "Влево" и "Вправо", "ОК" - сохранение выбранного значения в EEPROM и выход  в меню аппаратных настроек, "Меню" - выход в меню аппаратных настроек без сохранения изменений.

Задержка подключения усилителя.

Задает величину, на которую Управляющий  импульс 2 отстает от Вспомогательного импульса 2 (см. приведенные выше графики). Может понадобиться при использовании  различных методов поляризации. Принимает значения от 3 мс до 30 мс с  шагом 3 мс (по умолчанию 9 мс). Выбор  значения осуществляется кнопками "Влево" и "Вправо", "ОК" - сохранение выбранного значения в EEPROM и выход  в меню аппаратных настроек, "Меню" - выход в меню аппаратных настроек без сохранения изменений.

Входная задержка.

Задает величину временного интервала  между началом Управляющего импульса 2 и переходом входа микроконтроллера в режим счета входных импульсов (на которую вход микроконтроллера "запаздывает", вообще же микроконтроллер  выходит из режима подсчета входных  импульсов одновременно с окончанием Вспомогательного импульса 2 и Управляющего импульса 2 и находится в режиме счета как минимум 0,3 с - 30 мс - 50 мс = 0,22 с, что соответствует нижнему  диапазону измерения (при подсчете длительности ста входных импульсов (1/(0,22/100)) *23,4872 = ~ 10600 нТл). Может потребоваться  для установления усилительно-фильтрующей  схемы в линейное состояние, особенно при использовании резонансного метода включения датчика. Принимает  значения от 0 мс до 50 мс с шагом 5 мс (по умолчанию 20 мс). Выбор значения осуществляется кнопками "Влево" и "Вправо", "ОК" - сохранение выбранного значения в EEPROM и выход  в меню аппаратных настроек, "Меню" - выход в меню аппаратных настроек без сохранения изменений.

Порог разряда аккумулятора.

Устанавливает значение порога разряда  элементов питания, по достижению которого прибор оповещает об этом оператора  в произвольной форме. Принимает  значения от 8 В до 18 В с шагом 0,5 В (по умолчанию 11 В). Выбор значения осуществляется кнопками "Влево" и "Вправо", "ОК" - сохранение выбранного значения в EEPROM и выход  в меню аппаратных настроек, "Меню" - выход в меню аппаратных настроек без сохранения изменений.

    В режиме работы желательно  предусмотреть некоторую сервисную  индикацию:

"Нет сигнала" - при отсутствии  подсчитываемых импульсов на  входе микроконтроллера за интервал  измерения. 

"Превышение предела" - при  расчетном значении напряженности  более 99999 нТл.

"Принижение предела" - при  количестве счетных импульсов  за интервал измерения менее  100.

    Подобный вид отображения  информации и обилие настроек  вызваны желанием получить не  только высокофункциональное универсальное  цифровое ядро протонного магнитометра, но и инструмент для проведения  экспериментов с разными типами  датчиков и рабочего вещества.

При возникновении трудностей с  реализацией всего этого задачу можно серьезно упростить:

Полностью исключить систему меню,

убрать функцию хранения в памяти результатов измерений,

использовать любой подходящий знакосинтезирующий ЖКИ с отображением единственного значения последнего сделанного измерения.

Желательно сохранить:

возможность работы в ручном или  автоматическом режимах (интервал между  измерениями 2-3 с, переключение режимов  при помощи тумблера).

Временные константы - те, которые "по умолчанию", с возможностью корректировки  при перешивке контроллера.

    Хотелось бы сказать  несколько слов об использовании  резонансного или нерезонансного  метода включения датчика. И  тот, и другой метод имеет  свои плюсы и минусы.

При нерезонансном включении мы имеем широкую полосу пропускания (т. е. большой диапазон измеряемых значений напряженности магнитного поля), но более низкий уровень сигнала  на входе усилителя).

При резонансном же включении наоборот - уровень сигнала выше, но диапазон определяется добротностью LC контура, состоящего из датчика и C рез . Практически  при использовании резонансного метода датчик может иметь меньшие  габариты и вес, но для обеспечения  широкого рабочего диапазона потребуются  несколько переключаемых резонансных  емкостей.

При использовании микроконтроллера можно, например, сделать следующим  образом: после поляризации и  подавления переходного процесса в  датчике к нему по очереди подключаются на короткое время несколько (до десятка) конденсаторов разной, заранее рассчитанной из условия перекрывания всего необходимого диапазона частот, емкости. Для каждой подключенной емкости микроконтроллер делает измерение уровня сигнала на выходе усилителя, запоминает, при подключении какой емкости это уровень был максимальным, а затем делает "основное" измерение частоты при использовании этой емкости.

 

Вывод.

 

С помощью протонного магнитометра дискретно (1 раз в 1—10 с) измеряют абсо-

лютное значение магнитной индукции геомагнитного поля с погрешностью ± 1—2 нТл

95 при низкой чувствительности (±45°) к ориентации датчика  по магнитному меридиану,независимости  от температуры и времени (отсутствует  смещение нуля). Протонныемагнитометры  используют при наземных (например, отечественный магнитометрММП-203) и  морских (ММП-3) съемках, реже при  воздушных съемках (МСС-214) и скважинных  наблюдениях.

Основными методами магниторазведки  являются полевые (наземные, пешеход-

ные или автомобильные), воздушные (аэромагниторазведка), морские (гидромагнит-

ные) съемки, а также подземные  и скважинные наблюдения. По решаемым геологиче-

ским задачам различают следующие  виды магнитных съемок: а) региональные (аэро-

магнитные и гидромагнитные), выполняемые  в масштабах 1 : 200 000 и мельче и  пред-

назначенные для изучения глубинного геологического строения крупных территорий

суши и акваторий; б) картировочные (аэромагнитные и полевые), проводимые в мас-

штабах 1:100000 - 1:50000 и применяемые  для решения задач геологического картиро-

вания с оценкой перспективности  изучаемых площадей на железорудные и другие по-

лезные ископаемые; в) картировочно-поисковые (как правило, полевые), предназна-

ченные для крупномасштабного  геологического картирования (масштабы 1:50000 -

96

1:10000), а также непосредственных  поисков железорудных и других  полезных иско-

паемых; г) поисково-разведочные и  детальные (полевые, подземные и  скважинные),

при которых работы проводят в масштабах 1: 10000 и крупнее и решают задачи выяв-

ления рудных тел, оценки их размеров, формы, положения, намагниченности.

В курсовой работе подробно разобраны  принцип работы протонного магнитометра, процессы работы и физика процесса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы.

 

1. Физика горных пород: учебник/ под ред. Л.Я. Ерофеева; Томский политехнический  университет. – 2-е изд. – Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2009. – 520с.
2. Геофизические методы исследований: Учебное пособие для геологических специальностей вузов/ В.К. Хмелевской, Ю.И. Горбачев, А.В. Калинин, М.Г. Попов, Н.И. Селиверстов, В.А. Шевнин. - Петропавловск-Камчатский: изд-во КГПУ, 2004. - 232 с.
3. detect-ufo [Электронный ресурс]. – Электрон. дан. – М., 2006 – . – Режим доступа: http:// http://www.detect-ufo.narod.ru - 15.01.2010