содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

Магнитное поле вокруг объекта поиска под водой

 Область пространства вокруг объектов поиска, изготовленных из ферромагнитных материалов, отличается особенностью, заключающейся, в частности, в том, что магнитная стрелка перестает показывать на север, а устанавливается в направлении на объект. Эту область принято называть магнитным полем объекта поиска. Прежде чем остановиться на особенностях магнитного поля объектов поиска как носителя информации о них, рассмотрим основы естественных магнитных явлений.

Вокруг Земли и в ее недрах обнаруживается магнитное поле. Его основным источником служат процессы, происходящие в ядре Земли и земной коре. Определенное влияние на магнитное поле Земли оказывают также электромагнитные явления в атмосфере, вызываемые солнечной радиацией. Поле Земли можно с некоторым приближением уподобить полю намагниченного шара. Южный полюс этого магнита находится вблизи северного полюса Земли, а северный — возле южного. Основной характеристикой магнитного поля является его напряженность //, т. е. сила, с которой поле действует на магнитную массу или линейный проводник с током, расположенный перпендикулярно действию этой силы.

Напряженность поля — величина векторная. В системе СГС, принятой в настоящее время для измерения магнитного поля Земли, единица напряженности называется эрстедом (Э). Эрстед —это напряженность магнитного поля, создаваемая единицей магнитной массы на расстоянии 1 см от неё. За единицу магнитной массы принимается такая магнитная масса, которая действует на равную ей и помещенную на расстоянии 1 см с силой в одну дину. Очевидно, что понятие магнитной массы является абстракцией. При измерениях магнитного поля
 

Земли пользуются тысячными долями эрстеда или миллиэрстедами (шЭ). Для оценки более слабых полей введена единица в сотую часть миллиэрстеда, носящая название гамма (у). За направление действия напряженности магнитного поля принимается направление от южного полюса к северному маленькой магнитной стрелки, помещенной в рассматриваемую точку поля. Магнитное поле любого магнита, в том числе и магнитное поле Земли, удобно характеризовать с помощью понятия силовых линий. Силовыми линиями магнитного поля называются воображаемые линии, направление которых в любой точке совпадает с направлением напряженности поля.

Благодаря огромным размерам земного магнита его поле в значительных объемах можно считать практически равномерным. Магнитные силовые линии равномерного магнитного поля суть параллельные прямые с постоянной густотой расположения. Количество силовых линий, пронизывающих площадь перпендикулярного к ним сечения, называется потоком Ф через эту площадь.

Коэффициент пропорциональности В в этой формуле носит название магнитной индукции и определяется количеством силовых линий, пронизывающих 1 см2 перпендикулярного к ним сечения. Магнитная индукция, как и напряженность магнитного поля, величина векторная. В системе СГС она измеряется в гауссах (Гс). Установлено, что магнитная индукция зависит не только от напряженности поля Я, но и от свойств среды. Так, в железе она значительно выше, чем в воздухе и воде. Указанное явление носит название намагничивания.
 

Свойство материала, характеризующее его способность намагничиваться, называется магнитной проницаемостью и обозначается буквой м. Величина м обусловливает связь между индукцией и напряженностью магнитного поля:

B=м * Н

Таким образом, магнитная проницаемость материала показывает, во сколько раз силы взаимодействия в нем Отличаются от таковых в вакууме, для которого величина м принята равной единице. Для ферромагнитных веществ пропорциональность индукции и напряженности магнитного поля не соблюдается. При больших напряженностях магнитного поля происходит насыщение ферромагнитного материала и отставание изменения магнитной индукции от изменения напряженности. Это явление носит название гистерезиса.

Рассмотрим теперь, какие изменения в практически равномерное магнитное поле Земли с напряженностью Нс вносят объекты поиска, изготовленные из ферромагнитных материалов (рис. 2.13). В поле Земли объекты поиска намагничиваются. На их концах образуются магнитные полюсы: в месте вхождения силовых линий магнитного поля Земли — южный, а в месте их выхода — северный. Внутри и вне объекта появляется размагничивающее поле с напряженностью Н, которое в областях у полюсов складывается с полем Земли и усиливает его. В областях между полюсами объекта поиска поле Земли ослабляется.
Намагниченность является аналогом магнитной индукции н характеризует возрастание магнитного потока через поперечное сечение ферромагнитного объекта по сравнению с потоком через это сечение при отсутствии объекта. Иными словами, намагниченность показывает, как ферромагнитный объект сгущает силовые линии магнитного поля Земли.
 

Пользуясь формулой (2.46) и зная напряженность магнитного поля Земли в заданном районе, можно определить изменения, которые вносит во внешнее поле известный ферромагнитный объект. Чтобы найти этот объект под водой, достаточно обнаружить указанные изменения магнитного поля Земли.

Остановимся кратко на помехах, сопутствующих обнаружению ферромагнитных объектов поиска по их магнитному полю. Источниками этих помех являются аномалии— постоянные во времени локальные изменения равномерности магнитного поля Земли, а также его вариации во времени. Причинами аномалий магнитного поля Земли служат породы и грунты, содержащие окислы железа. Даже незначительное присутствие окислов железа в грунте изменяет его магнитную проницаемость, что приводит к изменению равномерности магнитного поля вблизи таких грунтов. Указанная неравномерность может быть принята за магнитное поле объекта поиска.

Вариации магнитного поля Земли или магнитные возмущения различаются по длительности и интенсивности. При этом короткие периодические возмущения могут иметь тот же характер, что и сигналы от ферромагнитных объектов поиска при перемещении над ними системы обнаружения. Частота коротких периодических возмущений может достигать 0,3 Гц, а амплитуда — 1—2 гаммы [1]. Наличие указанных помех усложняет процесс обнаружения ферромагнитных объектов поиска и может привести к ложным срабатываниям поисковой аппаратуры.
Для исключения ложных срабатываний от помех применяются различные способы, простейшим из которых являются снижение чувствительности приемной аппаратуры и фильтрация низкочастотных сигналов.

Электрическое поле. Источниками электрического поля в среде служат статические электрические заряды, а также протекающие в среде стационарные токи. Поле статических электрических зарядов называется электростатическим в отличие от стационарного электрического поля токов. Электростатическое поле существует в области вокруг заряженных тел, находящихся в непроводящей среде. Стационарное электрическое поле образуется вокруг зарядов, помещенных в проводящую среду.

Под электрическим полем объекта поиска понимается окружающее его пространство, в котором наблюдаются вызванные им изменения естественного или искусственно создаваемого электрических полей. Электрическое поле характеризуется напряженностью Е, т. е. силой, с которой поле действует на единичный положительный заряд.

За единицу напряженности электрического поля в системе СИ принимают напряженность поля, действующего на заряд в 1 кулон с силой в 1 ньютон (Н/K). Электрическое поле так же, как и магнитное, удобно характеризовать силовыми линиями. С понятием силовых линий связана наиболее распространенная единица измерения напряженности электрического поля в системе единиц СИ, а именно вольт на метр (В/м). Это напряженность такого равномерного электрического поля, в котором на отрезке силовой линии длиной 1 м разность потенциалов равна 1 В.

Кроме силовых линий электрическое поле зарядов удобно характеризовать эквипотенциальными линиями, которые соединяют на силовых линиях точки, имеющие одинаковые потенциалы.

Связь систем силовых линий и линий равных потенциалов заключается, в частности, в их ортогональности. Величина напряженности электрического поля зависит от свойств среды.
 

При протекании тока в проводящей среде величина вызывающего его заряда резко убывает. Время релак­сации заряда, т. е. его убывания в 2,71 раза, составляет для пресной воды величину порядка 10^-5 с, а для морской воды — порядка 10^-10 с [28, 38]. Поэтому, исходя из практических целей, правомерно говорить о существова­нии стационарного электрического поля в воде только вокруг источников тока. Такими источниками могут слу­жить системы электродов, помещенных в воду и питае­мых электрическим генератором, а также сами объекты поиска, если на их поверхности происходят электрохими­ческие процессы. Следует отметить, что между законами электростатического поля зарядов, с одной стороны, и стационарного поля токов — с другой, существует полная аналогия. Это подтверждается тем, что все математиче­ские закономерности, описывающие электростатическое поле, справедливы для стационарного поля.

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..