§ 3.3. Системы пдводного обнаружения с
использованием магнитных и электрических явлений
Системы, реализующие электромагнитные принципы обнаружения, являются
локальными. В общем случае локальные системы обнаружения не позволяют
определить дистанцию до объекта поиска, а также пеленг на него. Размеры
области, внутри которой находится объект, обнаруженный локальной
системой, определяются ее чувствительностью и параметрами поля объекта.
Эта область тем больше, чем выше напряженность поля объекта поиска и
чувствительность системы обнаружения. При поиске объектов с неизвестными
заранее размерами и формой локальные системы не позволяют определить
границы области, внутри которой находится объект, что является их
отрицательной особенностью [1].
Магнитные системы обнаружения служат для поиска объектов из
ферромагнитных материалов. Они относятся к системам пассивного типа [1].
Блок-схема магнитной системы обнаружения изображена на рис. 3.18.
Магнитное поле объекта поиска Н (t) воздействует на
приемный блок (ПБ) системы обнаружения. Сигнал, возникающий при этом,
поступает на вход усилительно-селектирующего блока (УСБ), который
усиливает сигнал и придает системе избирательные свойства. Далее сигнал
поступает на исполнительный блок (ИБ), который выдает команду для
срабатывания исполнительного устройства, отдающего, например,
буй-обозначатель обнаруженного объекта. Обычно исполнительный блок
снабжается самописцем.
Обнаружение магнитного поля объекта поиска, которое может быть весьма
малым, происходит в присутствии сильного магнитного поля Земли.
Отмечается, что в связи с этим приемные блоки магнитных систем
обнаружения создаются на основе принципов, позволяющих компенсировать
или исключить маскирующее влияние магнитною поля Земли.
Основным элементом приемного блока подсистемы обнаружения является
приемный элемент. В магнитных подсистемах в качестве приемных элементов
находят широкое применение магнитонасыщенные зонды,(а также устройства,
реализующие принцип свободной ядерной прецессии.
Магнитонасыщенный зонд представляет собой соленоид с сердечником из
пермаллоя или другого магнитомягкого материала. По соленоиду зонда
пропускают переменный ток, который создает в сердечнике переменное
магнитное поле. При одновременном воздействии на зонд постоянного
магнитного поля, вектор напряженности которого параллелен сердечнику, в
ферромагнитной цепи магнитонасыщенного зонда появляются четные
гармоники, которые могут быть обнаружены по появлению напряжения
удвоенной частоты в цепи соленоида. Рассмотрим физику явлений,
объясняющих появление четных гармоник в ферромагнитных цепях зонда.
Пусть АОС (рис. 3.19)—кривая намагничивания материала сердечника зонда.
При отсутствии постоянного поля Н0, Параллельного оси зонда, переменная
составляющая иН- f дукции В, в сердечнике пропорциональна величине
напряженности магнитного поля Н„у создаваемой переменным током. Иными
словами, напряженность поля И „ и индукции В „ изменяются в этом случае
по гармоническому закону. Однако при подмагничиванни сердечника зонда
постоянным внешним магнитным полем Н0 резко проявляется нелинейный
характер магнитной индукции в сердечнике зонда.
Аналогично меняется переменная составляющая
магнитного потока через сердечник, а следовательно, и индуцированный ток
в цепи соленоида.
При изменении полярности подмагничивания фаза четных гармоник индукции
В„ меняется на 180°. Таким образом, наличие постоянного поля вызывает
появление четных гармоник, напряжение которых в известных пределах
пропорционально напряженности постоянного поля Но.
При подводном поиске ферромагнитных объектов необходимо обнаружить
незначительные изменения магнитного поля, в связи с чем чаще всего
прибегают к компенсационному методу построения приемного блока, при
котором магнитное поле Земли компенсируется равным ему по величине, но
противоположным по направлению полем, создаваемым специальной
компенсационной обмоткой, которая расположена на сердечнике зонда сверху
обмотки возбуждения. На рис. 3.20 приведена схема магнитометра с
автоматической компенсацией магнитного поля Земли [2].