Изобретение относитс к геофизике , а именно к технике измерени магнитного пол , и может быть исполь зовано при геофизической разведке полезных ископаемых. Известно устройство дл измерени магнитного пол Земли, содержащее ферромагнитный датчик, генератор воз буждени , узкополос ый усилитель, настроенный на вторую гармонику, синхронный детектор, фильтр низкой частоты и измеритель l . Недостатком этого устройства вл етс низка точность, обусловленна наличием магнитного фликкер-нгума вблизи второй гармоники выходного сигнала ферромагнитного датчика. Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс уст ройство дл измерени магнитного пол , содержащее первый и второй сердечники , выполненные из ферромагнитного материала, общую дл обоих сердечников обмотку возбуждени , соединенную с генератором, первую и вторую измерительные обмотки, помеи ен иые соответственно на первый и второй сердечники и соединенные с входа ми первого блока вычитани , выход ко торого соединен с входами резонансны усилителей, а также первый и второй фильтры низкой частоты измеритель 2 Недостатком известного устройства вл етс низка точность, обусловленна мультипликативной компонентной магнитного фликкер-шума. Цель изобретени - повышение точности путем подавлени мультипликативной комп,оненты магнитного фликкер юума. Указанна цель достигаетс тем, что устройство дл измерени магнитного пол , содержащее первый и вто рой сердечники,, вьшолненные из ферромагнитиого материала, общую дл обоих сердечников обмотку возбуждени , соединенную с генератором, первуй и вторую измерительные обмотки, помещенные соответственно на первый и второй сердечники и соединенные с входами первого блока вычитани , выход которого соедйнен с заходами усилитепей, а также первый и второй фильтры низкой частоты5 измеритель, содерлшт первый и второй синхронные детекторы, удвоитель .частоты, первы и второй фазовращатели, умножитель, второй блок вычитани , причем управ л ющ1п выход генератора соединен через первый фазовращатель с опорным входом первого синхронного детектора и через удвоитель частоты и второй фазовращатель - с опорным входом второго синхронного детектора, выход первого усилител соединен через первый синхронный детектор и первьй фильтр низкой частоты с -первым входом умножител , выход второго усилител соединен через второй синхронный детектор и второй фильтр низкой частоты - с вторым входом-умножител и вторым входом второго блока вычитани ,, вход которого соединен с выходом умножител , а выход соединен с входом измерител , при этом коэффициент усилени умножител К и величина амплитуды опорных сигналов синхронных детекторов UQ св заны соотношением где С - посто нный коэффициент, характеризующий величину преобразовани сердечников по второй гармонике. Кроме того, дл обеспечени подстройки умножитель выполнен с регулируемь м коэффициентом усилени „ На фиг,1 представлена блок-схема устройства, на фиг,2 - вариант блоксхемы умножител . Измерительное устройство содержит (фиг.1) генератор 1 тока, ферромагнитный датчик, состо щий из обмотки 2 возбуждени 3 двух измерительных обмоток 3 и 4 и двух сердечников 5 и 6,, также содержит блок 7 вычитани , первый 8 и второй 9 усилители, удвоитель 10 частоты, первый 11 и второй 12 синхронные детекторы, первый 13 и второй 14 фазовращатели, первый 15 и второй 16 фильтры низкой частоты, умножитель 17, второй блок 8 вычитани и измеритель 19. Кроме того, умножитель 17 содержит (фиг.2) первый 20 и второй 21 инверторы, блок 22 вьщелени знака, амплитудный умнозкитель 23, первый 24 и второй 25 KOMJ iyTaTopfcr и масштабирующий усилитель 26. Устройство работает следующим обрнзом . Генератор задает переменный ток частотой (г). пор дка 1 кГц, который проходит через обмотку 2 возбуждени ,, в результате чего пере гагничиваютс 31 сердечники 5 и 6, изготовленные из ферромагнитного материала, наводитс сигнал в измерительных обмотках 3 и 4, после,чего сигнал поступает на входы блока 7 вычитани , В блоке 7 вычитани осуществл етс фазова компенсаци средних значений нечетных гармоник сигнала, позвол юща практически полностью подавить средние значени нечетных гармоник и флуктуационные компоненты четных и нечетных гармоник тока возбуждени (шумы генератора возбуждени ), трансформируемых в измерительные обмот-. ки 3 и А, так как в измерительных обмотках 3 и 4 обоих сердечников 5 и 6 средние значени нечетных гармоник и флуктуационные компоненты четных и нечетных гармоник тока возбуждени полностью коррелированы. С выхода блока 7 вычитани через первый 8 и второй 9 усилители, настро енные, например, на выделение магнит ного фликкер-шума в области первой U и второй U2гармоник тока возбуждени сигналы и, и Un поступают на входы соответственно первого 11 и второго 12 синхронных детекторов. Выражени ДЛ9 поступающих сигналов U (t) ,U(t) можно представить в виде ),lt)Co5lCJot + U2Ul V2rua.a)vej(.t)V xcos(.2coob tf), где a, (.tljCl lt и 2. U) -медленные no сравнению с. периодом перемагничивани T 2u/СОо (Wo - частота перемагничивани ) флуктуационные уходы амплитуды соответственно первой а /Ь и второй аiit) и t-t) гармоник, возникающие вследствие медленных случайных изменений магнитных свойст ферромагнитных сердечников 5 и 6 и называемые магнитным фликкер-шумом соответственно первой и второй гармоник , 2 среднее значение амплиту ды второй гармоники, величина и знак которбй пропорциональны соответственно значению и пол рности воздействующего на сердечники 5 и 6 посто нного или медленно мен ющегос магнитного пол HQ, q и Cf2 фазы сигналов соответственно первой и второй гармоник. На опорные входы первого 11 и второго 12 синхроннык детекторов по- 1 ступают сигналы с вчорого выхода генератора 1 тока соответственно через первый фазовращатель 13 и последовательно соединенные удвоитель 10 частоты и второй фазовращатель 14. Выражени дл опорных сигналов и и. первого 11 и второго 12 синхронных детекторов можно представить в виде U -UoC06(a)ot + 4,V, U2(.--UoC o5( + 47, где DO значение амплитуды опорных сигналов, фазы Ср и (р которых соответственно равны фазам сигналов (J,t) ) . В результате синхронного детектировани и подавлени высокочастотных компонент, имекидгх частоту, например, свыше 10 Гц, осуществл емого с помощью первого 15 и второго 16 фильтров низкой частоты на их выходах формируютс сигналы )-, ,.a2W+,(t), где предполагаетс , что общий коэффициент амплитудного преобразовани медленных флуктуации при фильтрации равен единице. После умножени сигналов {Jm, и Urn-, осуществл емом в умножителе 17, на первый вход второго блока 18 вычитани поступает сигнал Uy выражение дл которого имеет вид г --Ьг01г) гс-ltha t e,(t или с учетом малости флуктуации, когда справедлтиво условие ol(i(al( ,.a,(tHa.,W-e,a) О) где К - коэффициент усилени умножител 17, В случае, когда значение напр же ности Нр измер емого магнитного пол превышает значение порогового пап ферр ом гнитного датчика, т.е. (t) выражение (1) можно представить в виде ,, 7 .-5-.V.c.(tb В результате вычитани сигнала Ui из поступающего на второй вход второ го блока 18 вычитани сигнала Umj на вход измерител 19 поступает сигнал ,va,wv,(i..)4e,(i). Величина коэффициента усилени К умножител 17 выбрана из услови поэтому на входе измерител 19 имеет с сигнал с полностью подавленной мультипликативной компонентной магнитного фликкер-шума U,-UyS:- Vj ezW, вследствие чего повышаетс точность измерени посто нных или медленно мен ющихс магнитных полей в широком диапазоне их изменени . Возможны варианты устройства, когда выдел ютс флуктуации третьей п той и т.д. высших гармоник. Реализаци умножени сигналов согласно выражению (1) может осуществл тьс следующим образом. Сигнал с выхода фильтра 16 низкой частоты через второй вход умножител 17 поступает одновременно на вход блока 22 вьщелени знака сигнала на первый вход первого коммутатора 24 через первый инвертор 20 на второй вход первого коммутатора 24, работо которого управл ет блок 22 выделени знака, который в случае положительной пол рности входного сигнала подключает выход первого коммутатора 2А к его первому входу, а при отрицасельной пол рности - к его второму входу,, С выхода первого комтиутатора 24сигнал поступает на второй управл ющий вход амплитудного умножител 23, величина коэффициента усилени которого пропорциональна управл ющему сигналу. На первый вход амплитудного умножител 23 поступает сигнал с выхода фильтра 15 низкой частоты, С выхода амплитудного умножител 23 сигнал поступает одновременно на первый вход второго коммутатора 25 и через второй инвертор 21 на второй вход второго коммутатора 25, который осуществл ет подключение по управл - ощим сигналам с блока 22 выделени знака своего выхода к первому своему входу при положительной пол рности сигнала, поступающего на второй вход умножител 1 либо ко второму входу, когда пол рность отрицательна , С выхода второго коммутатора 25через масштабирующий усилитель 26, необходимый дл подстройки коэффициента усилени умножител 17 до значени , равного значению выражет е ( 2) J, сигнал поступает .на выход умножител 17, Приведенна блок-схема умножител.ч 1.7 позвол ет реализовать преобра.зо Bain-ie сигналов в соответствии с выражени ми (1) и (2). Изобретение обеспечивает повышение точности измерений посто нв:ых или медленно измен ющихс магнитных полей и наиболее эффективно при измерении его малых приращений, например при измерении градиентов .магнитного пол Земли либо при измерени х производных приращений сигнала магнитных усилителей,Компенсаци флуктуац:1й выходного сигнала позвол ет практически полностью подавить составл ющую магнитного фликкер-шума в окрестности второй фпиккер-DjyMa в окрестности второй гармоники, завис щую от напр женности измер емого магнитного пол The invention relates to geophysics, in particular to the technique of measuring the magnetic field, and can be used in geophysical prospecting of minerals. A device for measuring the Earth's magnetic field is known, which contains a ferromagnetic sensor, an excitation generator, a narrowband amplifier tuned to the second harmonic, a synchronous detector, a low-pass filter, and a meter l. A disadvantage of this device is the low accuracy due to the presence of a magnetic flicker-ngum near the second harmonic of the output signal of a ferromagnetic sensor. The closest to the invention to the technical essence is a device for measuring a magnetic field, containing the first and second cores made of ferromagnetic material, common for both cores excitation winding connected to the generator, the first and second measuring windings interchanged respectively on the first and the second cores and connected to the inputs of the first subtraction unit, the output of which is connected to the inputs of the resonant amplifiers, as well as the first and second low frequency filters meter 2 Disadvantage ohm known device is the low accuracy caused by multiplicative component magnetic flicker noise. The purpose of the invention is to improve accuracy by suppressing the multiplicative comp, onents of the magnetic flicker of the uum. This goal is achieved by the fact that a device for measuring a magnetic field containing the first and second cores made of a ferromagnetic material, common for both cores an excitation winding connected to a generator, is the first and second measuring windings placed respectively on the first and second cores and connected to the inputs of the first subtraction unit, the output of which is connected to the amplifications of amplifiers, as well as the first and second low-frequency filters5 meter, containing the first and second synchronous detectors, doubled The frequency, the first and second phasers, the multiplier, the second subtraction unit, the control output of the generator connected through the first phase shifter to the reference input of the first synchronous detector and the frequency doubler and the second phase shifter to the reference input of the second synchronous detector, the output of the first amplifier connected through the first synchronous detector and the first low-frequency filter with the first input of the multiplier, the output of the second amplifier is connected via the second synchronous detector and the second low-frequency filter to the second input - the multiplier and the second input of the second subtraction unit, whose input is connected to the multiplier output, and the output is connected to the meter input, while the gain factor of the multiplier K and the amplitude value of the reference signals of the synchronous detectors UQ are related by where C is the constant coefficient characterizing the value second harmonic transforms. In addition, to ensure the adjustment, the multiplier is made with an adjustable gain factor. In Fig. 1, a block diagram of the device is shown; Fig. 2 is a variant of a multiplier block circuit. The measuring device contains (1) current generator 1, a ferromagnetic sensor consisting of excitation winding 2 3 two measuring windings 3 and 4 and two cores 5 and 6, also contains a subtraction unit 7, the first 8 and second 9 amplifiers, a doubler 10 frequencies, the first 11 and second 12 synchronous detectors, the first 13 and second 14 phase shifters, the first 15 and second 16 low-frequency filters, the multiplier 17, the second subtraction unit 8 and the meter 19. In addition, the multiplier 17 contains (FIG. 2) the first 20 and second 21 inverters, block 22 at the sign level, amplitude multiplexer 23, the first 24 and the second 25 KOMJ iyTaTopfcr and a scaling amplifier 26. The device works as follows. The generator sets the alternating current frequency (g). on the order of 1 kHz, which passes through the excitation winding 2, as a result of which 31 cores 5 and 6, made of ferromagnetic material, are magnetically curtailed, a signal is induced in measuring windings 3 and 4, after which the signal goes to the inputs of subtraction unit 7, B The subtraction unit 7 carries out phase compensation of the average values of odd harmonics of the signal, which makes it possible to almost completely suppress the average values of odd harmonics and the fluctuation components of the even and odd harmonics of the excitation current (generator noise is excited and) transformed into measuring windings. 3 and A, since in the measuring windings 3 and 4 of both cores 5 and 6, the average values of odd harmonics and the fluctuation components of the even and odd harmonics of the excitation current are completely correlated. From the output of the subtraction unit 7, through the first 8 and second 9 amplifiers, configured, for example, to extract magnetic flicker noise in the region of the first U and second U2 harmonic excitation current, the signals and, and Un are fed to the inputs of the first 11 and second 12 synchronous detectors, respectively . The expressions DL9 of the incoming signals U (t), U (t) can be represented as), lt) Co5lCJot + U2Ul V2rua.a) vej (.t) V xcos (.2coob tf), where a, (.tljCl lt and 2 . U) is slow compared to. the period of magnetization reversal T 2u / COO (Wo is the frequency of magnetization reversal) fluctuation amplitudes of the first a / b and second aiit, respectively, and tt) harmonics resulting from slow random changes in the magnetic properties of the ferromagnetic cores 5 and 6 and called magnetic flicker noise of the first the second harmonic, 2 is the average amplitude of the second harmonic, the magnitude and sign are proportional to the value and polarity of the constant or slowly varying magnetic field, respectively, acting on the cores 5 and 6 o floor HQ, q and Cf2 of the phase of the signals, respectively, of the first and second harmonics. The reference inputs of the first 11 and second 12 synchronous detectors receive signals from the alternate output of the current generator 1, respectively, through the first phase shifter 13 and the frequency doubler 10 and the second phase shifter 14. Expressions for the reference signals and. The first 11 and second 12 synchronous detectors can be represented as U -UoC06 (a) ot + 4, V, U2 (.-- UoC o5 (+ 47, where DO is the amplitude value of the reference signals, phases Ср and (р which are equal to phases signals (J, t)). As a result of synchronous detection and suppression of high-frequency components, having a frequency of, for example, over 10 Hz, carried out using the first 15 and second 16 low-frequency filters, signals are generated at their outputs: -,, .a2W +, (t), where it is assumed that the overall amplitude transform coefficient of the slow fluctuations during filtering equal to 1. After multiplying the signals {Jm, and Urn-, carried out in multiplier 17, the first input of the second subtraction unit 18 receives the signal Uy, an expression for which is of the form r - Lg01g) rc-ltha te, (t or taking into account the smallness fluctuations when the condition ol is true (i (al (, .a, (tHa., We, a) O) where K is the gain factor of the multiplier 17, In the case where the value of the field strength Hp of the measured magnetic field exceeds the threshold value the ferr of the rotary sensor, i.e. (t) expression (1) can be represented as ,, 7.-5-.Vc (tb) As a result of subtracting the signal Ui, the signal, va, wv, arrives at the input of the meter 19 from the second input of the second block 18 of the subtraction of the signal Umj. (i ..) 4e, (i). The magnitude of the gain factor K of the multiplier 17 is selected from the condition that, at the input, the meter 19 has a signal from the fully suppressed multiplicative component magnetic flicker noise U, -UyS: - Vj ezW, thereby increasing the accuracy measurements of constant or slowly varying magnetic fields in a wide range of their variation. There are variants of the device when fluctuations of the third fifth and higher harmonics are detected. The multiplication of signals according to expression (1) can be implemented as follows. The signal from the output of the low-frequency filter 16 is fed through the second input of the multiplier 17 simultaneously to the input of the block 22 the sign of the signal to the first input of the first switch 24 through the first inverter 20 to the second input of the first switch 24, whose operation is controlled by the block 22 of the selection of the sign, which in the case of a positive input signal connects the output 2A, the first switch to its first input, and when otritsaselnoy polarity - to its second input from the output of the first ,, komtiutatora 24signal supplied to the second control input of the amplitude of the multiplier 23, the magnitude of which is proportional to the gain control signal. The first input of the amplitude multiplier 23 receives a signal from the output of the low-frequency filter 15, From the output of the amplitude multiplier 23, the signal goes simultaneously to the first input of the second switch 25 and through the second inverter 21 to the second input of the second switch 25, which connects via control signals. from the block 22, marking the sign of its output to its first input with a positive polarity of the signal arriving at the second input of multiplier 1 or to the second input when the polarity is negative, From the output of the second switch 25 through a scaling amplifier 26 necessary to adjust the gain of the multiplier 17 to a value equal to the value expresses e (2) J, the signal arrives at the output of the multiplier 17, the given block diagram of the multiplier h 1.7 allows for the conversion of Bain-ie signals in accordance with expressions (1) and (2). The invention provides an increase in the accuracy of measurements of constant or slowly varying magnetic fields and is most effective when measuring its small increments, for example, when measuring the gradients of the Earth’s magnetic field or when measuring the derivative increments of the signal of magnetic amplifiers. Compensation fluctuation: The 1st output signal allows almost completely suppress the component of the magnetic flicker noise in the vicinity of the second fikker-DjyMa in the vicinity of the second harmonic, depending on the intensity of the measured magnetic ol
Фиг.22