Назначение
Магнитометры МГРФ (далее - магнитометры) предназначены для измерений магнитной индукции постоянного магнитного поля.
Описание
Принцип действия магнитометра основан на измерении магнитного поля трехкомпонентными феррозондовыми датчиками.
Магнитометр может применяться в качестве индикатора магнитных аномалий при бесконтактном обследовании трубопроводов, в магниторазведочных, геофизических работах и предназначен для одновременного измерения и регистрации горизонтальных и вертикальных составляющих постоянного магнитного поля в шести точках пространства, как изображено на рисунке 1. Для этого в магнитометре предусмотрена жёсткая система направляющих цилиндрической формы длиной 420 мм, на концах которой закреплены трехкомпонентные феррозондовые датчики.
Земная поверхность /////////////////
Рисунок 1 - Схема расположения трехкомпонентных феррозондовых датчиков в пространстве
Феррозондовые датчики в блоке феррозондовых датчиков БФД являются активными. Ток возбуждения дважды за период доводит ферромагнитный сердечник датчика до насыщения, за счет чего изменяется потокосцепление намотанной на сердечник измерительной катушки с внешним магнитным полем. В измерительной катушке возникает переменное электрическое напряжение, частота которого в два раза больше частоты тока возбуждения, а амплитуда пропорциональна постоянной составляющей проекции вектора индукции внешнего магнитного поля на магнитную ось датчика.
Сбор данных с датчиков ведётся микропроцессором в блоке управления. Блок управления магнитометра обеспечивает передачу восемнадцати значений измеренной магнитной индукции в компьютер через интерфейс USB для последующей углубленной обработки. Передача данных осуществляется пакетами со скоростью 230.4 кБод. Каждое значение магнитной индукции кодируется двумя байтами с учётом знака. Пакет содержит следующую последовательность байт:
X1 Y1 Z1 X2 Y2 Z2 X3 Y3 Z3 X4 Y4 Z4 X5 Y5 Z5 X6 Y6 Z6,
где буква обозначает компоненту магнитной индукции, а цифра - точку в пространстве как показано на рисунке 1.
Далее значения магнитной индукции, поступившие в компьютер, визуализируются с помощью специального программного обеспечения.
На рисунке 2 приведен общий вид блоков феррозондовых датчиков магнитометра с блоком управления и шнуром для подключения компьютера без защитного кожуха.
На рисунке 3 показан общий вид магнитометра в защитном кожухе.
На крышке кожуха и возле задней крышки блока по одному из винтов закрыты пломбами для защиты аппаратуры от несанкционированного доступа.
Программное обеспечение
Магнитометр имеет встроенное и автономное программное обеспечение.
Автономное программное обеспечение выполняет следующие функции:
- запуск и остановку процесса измерения пользователем;
- вывод на экран значений компонент измеряемого вектора магнитной индукции (рисунок 4);
- обеспечение возможности записи во внутреннюю память внешнего компьютера массива с измеренными значениями компонент магнитной индукции;
- вывод на экран в режиме реального времени графика компонент магнитной индукции как функции дискретного времени.
Встроенное программное обеспечение выполняет следующие функции:
- опрос каждого феррозондового датчика и представление результатов измерения в двоичном виде;
- проверка целостности полученных данных;
- отправка измеренных данных автономному программному обеспечению.
Метрологически значимая часть программного обеспечения магнитометра находится в
исполняемом файле НВ Тесла 0790.2А v2.38 (HB_Tesla_0709_2A_X5.exe) - программа обеспечения вывода измеренных величин в графическом виде, запускаемая на ПЭВМ и являющаяся автономной. Программа сбора данных и управления (ПСДУ), являющаяся встроенной. Влияние программного обеспечения на метрологические характеристики учтено при нормировании метрологических характеристик.
Идентификационные данные автономного и встроенного ПО приведены в таблицах 1, 2.
Таблица 1 - Идентификационные данные автономного ПО
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | HB_Tesl a_0709_2A_X5. exe |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 2.38 |
| Цифровой идентификатор ПО | MD5 2F D8 3E 6C 0D FF 3C 70 30 D9 17 80 3B 60 8D 52 |
| Другие идентификационные данные, если имеются | Программа НВ Тесла 0790.2А v2.38 |
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | - |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 2.0 |
| Цифровой идентификатор ПО | - |
| Другие идентификационные данные, если имеются | Программа сбора данных с феррозондовых сенсоров и управления потоком данных |
Защита ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «средний» для автономного и «высокий» для встроенного ПО в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Таблица 3 - Метрологические характеристики
| Наименование характеристики | Значение |
| Диапазон измерений магнитной индукции постоянного поля, мкТл | от -100 до +100 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерений, % | ±2 |
| Наименование характеристики | Значение |
| Габаритные размеры (ВхШхТ), мм, не более: | |
| - блок феррозондовых датчиков БФД | 800*600x400 |
| - блок сбора данных и управления БСДУ | 260x250x120 |
| - аккумулятор 12 В, 10 А-ч | 80x140x130 |
| - шнур USB, длина | 3000 |
| Масса, кг, не более: | |
| - блок феррозондовых датчиков БФД | 3,2 |
| - блок сбора данных и управления БСДУ | 1,8 |
| - аккумулятор 12 В, 10 А-ч | 2,4 |
| - шнур USB | 0,2 |
| Потребляемая мощность, Вт, не более | 30 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 15000 |
| Средний срок службы, лет | 6 |
| Условия эксплуатации: | |
| о/'ч температура окружающего воздуха, С | от -30 до +55 |
| атмосферное давление, кПа (мм рт. ст.) | от 84 до 106 |
| относительная влажность воздуха при +30оС, % | (от 630 до 800) до 90 |
Знак утверждения типа
наносится на титульный лист руководства по эксплуатации - типографским способом, на кожух магнитометра - фотохимическим и ударным методами.
Комплектность
Таблица 5 - Комплектность средства измерений
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Блок феррозондовых датчиков БФД | УРКП.411511.001 | 3 |
| Блок сбора данных и управления БСДУ | УРКП.467237.001 | 1 |
| Аккумулятор 12 В, 10 А-ч | Radiotech RT-LPS150 | 1 |
| Шнур | USB | 1 |
| Программное обеспечение | HB_Tesla | 1 |
| Магнитометр МГРФ. Паспорт | УРКП.467234.001 ПС | 1 |
| Магнитометр МГРФ. Руководство по эксплуатации | УРКП.467234.001 РЭ | 1 |
Поверка
осуществляется по документу РД 50-487-84 «Средства измерений магнитной индукции
10 2
постоянного магнитного поля от 1-10 до 5-10" Тл образцовые. Методы и средства поверки». Основные средства поверки:
- мера магнитной индукции (рабочий эталон 2-го разряда по ГОСТ 8.030-2013), погрешность воспроизведения магнитной индукции постоянного поля не более ±0,5 % в диапазоне от минус 100 до плюс 100 мкТл.
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых магнитометров с требуемой точностью.
Знак поверки наносится на свидетельство о поверке и (или) на магнитометр.
Сведения о методах измерений
приведены в эксплуатационном документе.
Нормативные документы
ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия
ГОСТ 8.030-2013 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений магнитной индукции, магнитного потока, магнитного момента и градиента магнитной индукции Технические условия УРКП.467237.010 ТУ
