Магнитометрические средства обнаружения (стр. 4 из 4)
кольцами, и располагая значениями EnS, EnNи £ можно оценить
чувствительность, порог чувствительности и качество изготовления феррозонда.
Особенности экспериментальной оценки указанных параметров свидетельствуют о том, что феррозонд по существу является относительным индикатором поля. Действительно, чувствительность феррозонда определяют в известном поле, созданном, например, с помощью колец Гельмгольца. Об измеренном же значении поля судят по выходной ЭДС и чувствительности феррозонда. Следовательно, измеренные значения есть результат сравнения напряженности внешнего поля с величиной того же наименования.
До сих пор мы предполагали, что внешнее поле направлено вдоль сердечников, параллельно продольной оси феррозонда. Однако это всего лишь частный случай взаимного расположения вектора внешнего поля и продольной оси феррозонда. Касаясь экспериментальной оценки чувствительности феррозонда, мы уже говорили о перпендикулярности его оси вектору геомагнитного поля. По достижении перпендикулярности наблюдался минимум выходной ЭДС феррозонда. Изменение амплитуды выходной ЭДС в зависимости от ориентации феррозонда в поле свидетельствует о присущем ему свойстве направленности.
Диаграммы направленности феррозонда в геомагнитном поле в двух различных плоскостях изображены на рис. 7. Видно, что они представляют собой правильные "восьмерки". Максимумы диаграмм соответствуют направлению продольной оси феррозонда, минимумы - направлению, перпендикулярному этой оси. Подобные диаграммы могут иметь место лишь при косинусоидальной зависи
мости амплитуды выходной ЭДС от угла между продольной осью феррозонда и вектором внешнего поля. Поэтому можно записать:
где i - единичный вектор, совпадающий с направлением продольной оси феррозонда; Н - вектор внешнего поля.
Если допустить, что Н cosа = Н где а - угол между векторами i и Н, то все приведенные ранее выражения остаются в силе, хотя и с оговоркой, что Н есть не что иное, как продольный компонент поля.
Свойство направленности феррозондов позволяет использовать их для измерения компонентов поля и углов.
Чувствительность феррозонда к углу может быть получена путем дифференцирования по
:где j - единичный вектор, совпадающий с нормалью к плоскости, образованной векторами Н и i.
Из, в частности, следует, что наибольшая чувствительность феррозонда к угловым перемещениям наблюдается
в том случае, когда векторы Н и i взаимно перпендикулярны. Это обстоятельство учитывается при построении следящих систем, в которых феррозонды используются в качестве датчиков угла рассогласования.
Подводя итог, перечислим основные, учитываемые при разработке СО, свойства феррозонда:
1. Феррозонд является датчиком активного типа, преобразующим действующую на него напряженность внешнего постоянного поля в ЭДС, кратную по частоте питающему его переменному току. Преобразование оказывается возможным благодаря нелинейности магнитных характеристик его сердечников.
2. В зависимости от выбранного режима работы феррозонда информацию о внешнем поле могут нести первая или вторая гармоники его выходной ЭДС Использование второй гармоники выходной ЭДС предпочтительнее, поскольку позволяет улучшить соотношение сигнал/помеха и создать высокочувствительные измерительные устройства.
К этому следует добавить, что феррозонд является наиболее надежным и помехоустойчивым датчиком магнитного поля. При малой потребляемой мощности он отличается высоким коэффициентом полезного действия. Феррозонд имеет незначительные габариты и массу, прост в изготовлении.
Выводы
1. По физическим принципам действия МСО можно разделить на следующие виды:
- с использованием эффекта переизлучения сигнала;
- с использованием эффекта биения частоты;
- с использованием эффекта самоиндукции;
- с использованием эффекта локального искажения магнитного поля Земли.
По уровню излучения МСО делятся на активные и пассивные. К активным МСО можно отнести СОП, СОБ, СОИН и СОИМ, к пассивным - СОМ.
3. Наиболее помехоустойчивыми, как правило, являются активные МСО.
4. Главное назначение МСО - поиск оружия. На практике наиболее часто для этого используется СОМ, как пассивное и легко камуфлируемое средство.