izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2020-5-50-57izmertech-1795Research ArticleЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯELECTROMAGNETIC MEASUREMENTSАлгоритмическая коррекция инструментальных погрешностей магнитометраImproving the measurement accuracy of magnetometer algorithmic correction of its instrumental errorsЮ. Г. АстраханцевЮ. Г.AstrakhantsevYu. G.

Екатеринбург

Yury G. Astrakhantsev

Yekaterinburg

skvgeoph@mail.ruН. А. БелоглазоваН. А.BeloglazovaN. A.

Екатеринбург

Nadezhda A. Beloglazova

Yekaterinburg

bna408@mail.ruИнститут геофизики им. Ю. П. Булашевича Уральского отделения Российской академии наукРоссияThe Institute of Geophysics named after Y. P. Bulashevich Ural branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202007072023055057Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1795

Рассмотрены вопросы применения градиентометрии в магниторазведке. Во многих случаях для решения разных геологических задач важна информация о напряжённости геомагнитного поля и его градиентах, измеряемых специальной аппаратурой. Приведены результаты разработки и построения трёхкомпонентного феррозондового магнитометра-градиентометра, предназначенного для измерений на земной поверхности абсолютных значений трёх составляющих вектора напряжённости геомагнитного поля и соответствующих им трёх составляющих градиента. Установка в приборе дополнительных измерительных датчиков – акселерометров, позволяет вычислять ориентацию этих векторов в пространстве. Описано устройство магнитометра-градиентометра, представлена его функциональная схема и принцип работы. Рассмотрена совокупность инструментальных погрешностей, возникающих при изготовлении трёхосевых систем феррозондов и акселерометров, предназначенных для измерения составляющих напряжённости геомагнитного поля и определения ориентации прибора. Представлена методика нахождения инструментальных погрешностей и алгоритмической коррекции информационных сигналов, которые поступают от измерительных датчиков. Показано, что данная методика обеспечивает существенное повышение точности измерений. Приведены примеры полевых испытаний прибора. Представленный магнитометр-градиентометр можно использовать для точной локализации тектонических нарушений, маломощных зон магнитной минерализации, ранее выявленных рудных тел и определения деталей их строения.

In many applications of the magnetic method it is advantageous to have information about the geomagnetic field strength and its gradients. The direct measurement of gradients does not depend on geomagnetic variations or normal field values. Special equipment is required for this purpose. The results of the development and construction of a three-component magnetometergradiometer are presented. The device is designed to measure on the earth's surface the absolute values of the three components of the geomagnetic field vector and the corresponding three components of the gradient. Installation of additional measuring sensors in the device – accelerometers, allows you to calculate the orientation of these vectors in space. The device of a magnetometergradiometer is described, its functional scheme and operating principle are presented. A set of instrumental errors that occur in the manufacture of three-axis systems of ferrosondesand accelerometers for measuring the components of the geomagnetic field strength and determining the orientation of the device is considered. The paper presents a method for determining instrumental errors and algorithmic correction of information signals coming from measuring sensors to signifi cantly improve the accuracy of measurements. Examples of field tests of the device are given. The presented magnetometer-gradiometer can be used for accurate localization of previously identified ore bodies and determining the details of their structure.

магнитометр-градиентометрградиент геомагнитного полямагниторазведочная аппаратураалгоритмическая коррекцияферрозондовые датчики.magnetometer-gradientometergradient of the geomagnetic fieldmagneto-probing equipmentalgorithmic correctionferroprobe sensorsReferencesИнструкция по магниторазведке (наземная магнитная съёмка, аэромагнитная съёмка, гидромагнитная съёмка). Л.: Недра, 1981. 263 с.Instruktsiya po magnitorazvedke (nazemnaya magnitnaya s”emka, aehromagnitnaya s”emka, gidromagnitnaya s”emka), Leningrad, Nedra Publ., 1981, 263 p. (in Russian).Логачев А. А., Захаров В. П. Магниторазведка. Изд. 5-е, перераб. и доп. Л.: Недра, 1979. 351 с.Logachev A. A., Zakharov V. P., Magnitorazvedka. Izd. 5-e, pererab. i dop, Leningrad, Nedra Publ., 1979, 351 p. (in Russian).Звежинский С. С., Парфенцев И. В. Магнитометрические феррозондовые градиентометры для поиска взрывоопасных предметов // Спецтехника и связь. 2009. № 1. С. 16–29.Zvezhinskii S. S., Parfentsev I. V., Spetstekhnika i svyaz’, 2009, no. 1, pp. 16–29 (in Russian).Миловзоров Д. Г., Ясовеев В. Х. Математическое моделирование градиентометрических преобразователей с феррозондовыми датчиками // Автометрия. 2017. Т. 53. № 4. С. 95–103. DOI:10.15372/AUT20170411Milovzorov D. G., Yasoveev V. K., Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing, 2017, vol. 53, no. 4, pp. 388– 394. DOI:10.3103/S8756699017040112Крапивский Е. И., Любчик А. Н., Беликов А. А. Исследование магнитных полей трубопроводов градиентометром с целью контроля их технического состояния // Материалы V Международной научной школы молодых учёных и специалистов «Проблемы освоения недр в XXI веке глазами молодых», Москва, 11–14 ноября 2008. М.: УРАН ИПКОН РАН, 2008. С. 350–353.Krapivskii E. I., Lyubchik A. N., Belikov A. A., Problemy osvoeniya nedr v 21 veke glazami molodykh, Proceedings of 5th International school of young scientists and specialists, Moscow, November 11–14, 2008. Moscow, Institute for Integrated Subsoil Development Problems RAS, 2008, pp. 350–353.Дубов А. А. Способ определения предельного состояния металла в зонах КН по градиенту магнитного поля рассеяния // Материалы II Международной конференции «Диагностика оборудования и конструкций с использованием магнитной памяти металла», Москва, 26–28 февраля 2001. М.: Энергодиагностика, 2001. С. 51–64.Dubov A. A., Diagnostika oborudovaniya i konstruktsii s ispol’zovaniem magnitnoi pamyati metalla, Proceedings of 2nd International conference, Moscow, February 26–28, 2001. Moscow, Energodiagnostika, 2001, pp. 51–64 (in Russian).Астраханцев Ю. Г., Белоглазова Н. А. Комплексная магнитометрическая аппаратура для исследования сверхглубоких и разведочных скважин. Екатеринбург: УрО РАН, 2012. 120 с.Astrakhantsev Yu. G., Beloglazova N. A., Kompleksnaya magnitometricheskaya apparatura dlya issledovaniya sverkhglubokikh i razvedochnykh skvazhin: monografya, Ekaterinburg: Ural Branch of RAS Publ., 2012, 120 p. (in Russian).Астраханцев Ю. Г., Белоглазова Н. А., Миронова Н. К., Голиков Ю. В. Комплексный прибор рудного каротажа ПРК4203 // Радиотехника. 2016. № 7. С. 144–152.Astrakhantsev Yu. G., Beloglazova N. A., Radiotekhnika, 2016, no. 7, pp. 144–152 (in Russian).Астраханцев Ю. Г., Белоглазова Н. А. Аппаратурнопрограммный комплекс для непрерывной инклинометрии нефтяных и газовых скважин // Практика приборостроения. 2003. № 1. С. 17–21.Astrakhantsev Yu. G., Beloglazova N. A., Praktika priborostroeniya, 2003, no. 1. pp. 17–21 (in Russian).Миловзоров Д. Г., Логинова Т. М. Градиентометрические преобразователи с феррозондовыми датчиками // Материалы IX Международной научно-технической конференции «Измерение, контроль, информатизация». Барнаул, 3–4 июня 2009. Барнаул: Изд-во АлтГТУ им. И. И. Ползунова, 2009. С. 75–76.Milovzorov D. G., Loginova T. M., Izmerenie, kontrol’, informatizatsiya, Proceedings of 9th International Scientifi c and Practical conference, Barnaul, June 3–4, 2009. Barnaul, Altai State Technical University named after I. I. Polzunova, 2009, pp. 75–76 (in Russian).Milovzorov G. V., Milovzorov D. G., Yasoveyev V. Kh., Redkina T. A., Italian Science Review, 2014, no. 18 (9), pp. 53–60.Milovzorov G. V., Milovzorov D. G., Yasoveyev V. Kh., Redkina T. A., Italian Science Review, 2014, no. 18 (9), pp. 53–60.Редькина Т. А., Миловзоров Д. Г., Садрутдинов Р. Р. О погрешностях градиентометров с биэлементными феррозондовыми датчиками // Вестник Ижевского государственного технического университета. 2014. № 3. С. 132–135.Redkina T. A., Milovzorov D. G., Sadrutdinov R. R., Bulletin of the Izhevsk State Technical University, 2014, no. 3, pp. 132–135 (in Russian).Редькина Т. А., Миловзоров Д. Г., Мельников В. П. О построении градиентометров с биэлементными феррозондовыми датчиками // Сборник статей Всероссийской научнопрактической конференции «Инновации в науке, технике и технологиях», Ижевск, 28–30 апреля 2014. Ижевск: Изд-во УдГУ, 2014. С. 218–219.Redkina T. A., Milovzorov D. G., Melnikov V. P., Innovatsii v nauke, tekhnike i tekhnologiyakh, Collection of reports Al-Russian Scientifi c and Practical Conference, Izhevsk, April 28–30, 2014. Izhevsk, Udmurt State University, 2014, pp. 218–219 (in Russian).Астраханцев Ю. Г., Шерендо Т. А., Нехорошков В. Л., Шулина В. В., Потапов А. П. Использование нанокристаллических и аморфных сплавов в скважинных феррозондовых магнитометрах. Структура и свойства нанокристаллических материалов / Сборник научных трудов РАН. Уральское отделение. Екатеринбург: УрО РАН, 1999. 401 c.Astrakhantsev Yu. G., Sherendo T. A., Nekhoroshkov V. L., Shulina V. V., Potapov A. P., Ispol’zovanie nanokristallicheskikh i amorfnykh splavov v skvazhinnykh ferrozondovykh magnitometrakh: Collection of scientifi c papers, Ekaterinburg, Ural Branch of RAS Publ., 1999, pp. 383–390 (in Russian).Белоглазова Н. А. Программно-методические приёмы повышения точности инклинометрических и магнитных измерений // Практика приборостроения. 2003. № 2. С. 68–71.Beloglazova N. A., Praktika priborostroeniya, 2003, no. 2, pp. 68–71 (in Russian).Звежинский С. С., Парфенцев И. В. Метод магнитометрического обнаружения взрывоопасных предметов // Спецтехника и связь. 2008. № 2. С. 8–17.Zvezhinskii S. S., Parfentsev I. V., Spetstekhnika i svyaz’, 2008, no. 2, pp. 8–17 (in Russian).Khurana K., Kepko L., Kivelson M. G., Geophysical Monograph Series, Washington DC, 1998, pp. 311–316. DOI:10.1029/GM103p0311Khurana K., Kepko L., Kivelson M. G., Geophysical Monograph Series, Washington DC, 1998, pp. 311–316. DOI:10.1029/GM103p0311Астраханцев Ю. Г., Белоглазова Н. А. Высокоточная градуировка феррозондовых магнитометров с использованием инклинометрических столов среднего класса точности // Приборы и системы разведочной геофизики: Метрология в геофизике. 2006. Т. 17. № 3. C. 60–62.Astrakhantsev Yu. G., Beloglazova N. A., Pribory i sistemy razvedochnoi geofi ziki: Metrologiya v geofi zike, 2006, vol. 17, no. 3, pp. 60–62 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.