ПРИЛОЖЕНИЕ C

ПРИМЕРЫ ДАТЧИКОВ И СИСТЕМ СБОРА ДАННЫХ РЕЗОНАНСА ШУМАНА

Индуктивный датчик и аппаратура станции Johnson County, Айова, США

Индуктивный датчик Модраской обсерватории, Словакия

Индуктивный датчик Университета Иоаннина, Греция

Индуктивный датчик ICS101 фирмы Sistel, Италия

Индуктивный датчик AMTC-30 фирмы Phoenix Geophisics, Канада

Индуктивный датчик LEMI-120 фирмы LEMI, США

 

Источник информации: Anton Kruger. Construction And Deployment Of An ULF Receiver For The Study Of Schumann Resonance In Iowa

Станция Johnson County обеспечивает измерение горизонтальных магнитных компонент с помощью индуктивных датчиков (см. рис.С.1, а также рис.2.4 параграфа 2.2).

Рис.С.1. Индуктивный датчик станции Johnson County, Айова, США

 

Основные параметры датчика:

• длина - 1300 мм;
• материал сердечника - пермаллой с высокой магнитной проницаемостью;
• число витков обмотки - 67000 (15 км. провода);

Электронный блок размещается в отсеке на корпусе контейнера датчика и содержит модуль усиления и фильтрации, модуль аналого-цифрового преобразования и модуль микроЭВМ с флэш-памятью регистрации. Структурная схема электронного блока датчика и внешний вид его модулей приведены на рис.C.2. и рис.C.3.

Рис.С.2. Структурная схема и модуль усиления и фильтрации

На схеме: Coil - катушка датчика, Amplifier - предусилитель, Low Pass Filter 3db ~45Hz 5th Order - фильтр нижних частот пятого порядка с подавлением 3 дб на частоте 45 Гц, 24 bit A/D - 24-битный АЦП, On-Doard Digital Filter 2-3 Order - встроенный цифровой фильтр 2-3 порядка, Data Logger - регистратор данных.

Рис.С.3. Модули электронного блока

 

Источник информации: A.Ondraskova, S.Sevcik, L.Rosenberg, P.Kostecky, L.Turna, I.Kohut. The detection of magnetic field component of Schumann eigenmodes using search coil sensors at Modra observatory

Датчик предназначен для измерения магнитной компоненты резонанса Шумана. Внешний вид датчика показан на рис.C.4.

Рис.С.4. Индуктивный датчик Модраской обсерватории, Словакия

 

Основные конструктивные параметры датчика:

• длина датчика - 1200 мм, диаметр - 225 мм;
• размер сердечника - 75х75х950 мм;
• материал сердечника - пермаллой с магнитной проницаемостью 5000;
• истиная магнитная проницаемость μ_app = 40-50 (фактор демагнетизации - 0,023);
• число витков обмотки - 150000, диаметр провода - 0,14 мм;
• тип намотки - секционная (6 секций) со средней точкой;
• индуктивность - 17 Гн, собственная резонансная частота - 560-730 Гц;
• имеются 2 калибровочные обмотки по 2000 витков.

Канал измерения включает предусилитель с коэффициентом усиления 46 дб, активный 4-х звенный фильтр нижних частот, режекторный (notch) фильтр для подавления помехи на частоте 50 Гц и масштабирующий выходной усилитель с гальванической развязкой и частотной характеристикой, выравнивающей частотную характеристику датчика в полосе 5 - 100 Гц. Суммарный коэффициент усиления измерительного канала на частоте 10 Гц - 96,5 дб. Оцифровка выходного сигнала осуществляется 16-разрядным АЦП с частотой выборки 200 Гц.

 

 

 

Источник информации: C.I.Votis, G.Tatsis, V.Christofilakis, P.Kostarakis, V.Tritakis and C.Repapis. Design and implementation of Schumann resonances sensor platform

Датчик предназначен для измерения магнитной компоненты резонанса Шумана и имеет следующие конструктивные параметры:

• длина сердечника - 300 мм, диаметр - 25 мм;
• материал сердечника - мю-металл марки ASTM A753 Alloy 4 (μ = 200000);
• число витков обмотки - 40000, диаметр провода - 0,25 мм;
• длина обмотки - 250 мм, толщина - 11 мм, внешний диаметр - 47 мм;
• тип намотки - равномерная;

Внешний вид датчика в корпусе приведен на рис.C.5

Рис.С.5. Индуктивный датчик Университета Иоаннина, Греция

Свободное место предназначено для размещения электронного блока

Канал измерения состоит из восьми каскадов на малошумящих операционных усилителях AD8671. Первый каскад представляет собой предусилитель с дискретно перестраиваемым коэффициентом усиления (2 позиции) и характеристикой фильтра высоких частот первого порядка (см. рис.C.6a). Второй каскад представляет собой комбинацию фильтра нижних частот второго порядка и режекторного (Twin T-notch) фильтра и предназначен для подавления помехи 50 Гц (рис. C.6b). Третий, четвертый и шестой каскады являются фильтрами нижних частот и обеспечивают завал частотной характеристики на частотах выше 25 Гц. Пятый каскад является фильтром верхних частот второго порядка (рис.C.6c). Седьмой каскад представляет собой усилитель с регулируемым коэффициентом усиления и характеристикой фильтра верхних частот (рис.C.6d). Последний каскад представляет собой полосовой фильтр четвертого порядка (рис.C.6e). Результирующая характеристика каскадов со второго по восьмой представлена на рис.C.6f.

Рис.С.6. Амплитудно-частотные характеристики каскадов канала измерения

 

Предусилитель располагается в общем экранированном корпусе вместе с катушкой индуктивности. Последующие каскады размещены в отдельном металлическом корпусе.

 

Источники информации: 1) ICS101 2) Induction Coil ICS101

Датчик предназначен для измерения магнитной компоненты резонанса Шумана. Его внешний вид и конструкция чувствительного элемента приведены на рис.С.7, а также на рис.2.3 параграфа 2.2.

Рис.С.7. Индуктивный датчик ICS101 фирмы SISTEL, Италия

 

Основные параметры датчика:

• длина датчика - 1090 мм, диаметр - 120 мм, масса - 13 кг;
• размер сердечника - 28х30х960 мм (10 склеенных стержней 28х30х96 мм);
• количество витков обмотки - 96000 (8 секций по 12000 витков);
• диаметр провода обмотки - 0,16 мм;
• материал сердечника - феррит 3С90 фирмы FerroxCube с проницаемостью 2300;
• индуктивность - 1650 Гн, собственная резонансная частота - 200 Гц;
• сопротивление обмотки - 11220 ом;
• тепловой шум обмотки - 13,4 нВ;
• чувствительность (антенный фактор) на частоте 10 Гц - 2,2 мВ/100 пТл;
• переключаемое усиление по отношению к антенному фактору по шкале 0/20/40 дб;
• максимальная ширина полосы пропускания: 0,1 - 120 Гц;
• отключаемый фильтр нижних частот с частотой среза 30 Гц;

Частотные характеристики датчика ICS101 приведены на рис.C.8, а типичная частотная зависимость реального сигнала в сравнении с уровнем собственных шумов - на рис.C.9.

Рис.С.8. Частотные характеристики датчика резонанса Шумана ICS101

 

Рис.С.9. Типичный уровень полезного сигнала на выходе датчика резонанса Шумана ICS101

 

 

Источник информации: Magnetic and Electric Field Sensors for Natural-Source and Controlled-Source Electromagnetic Methods.

Датчик предназначен для измерения переменных магнитных полей в широком диапазоне частот. Его основные параметры:

• длина - 820 мм, диаметр - 60 мм, масса - 3 кг;
• частотный диапазон - 0,1 - 10000 Гц.

Частотные характеристики и внешний вид датчика приведены на рис.C.10.

Рис.С.10. Внешний вид и частотные характеристики датчика AMTC-30 фирмы Phoenix Geophisics, Канада

 

 

Источники информации: LEMI-120 magnetometer, KMS LIC-120 Land Induction Coil Technical Specs.

Датчик предназначен для измерения переменных магнитных полей в широком диапазоне частот. Он является модернизированным вариантом датчика KMS LIC-120, выпускавшегося головной компанией KMS Technologies. Частотные характеристики и внешний вид датчика представлены на рис.C.11.

Рис.С.10. Внешний вид и частотные характеристики датчика LEMI-120 фирмы LEMI, США

 

Основные параметры датчика:

• длина - 1340 мм, диаметр - 85 мм, масса - 5,7 кг;
• частотный диапазон: 0,0001 - 1000 Гц;
• чувствительность в диапазоне 1-1000 Гц: 200 мВ/нТл;
• чувствительность в диапазоне 0,0001 - 1 Гц: 200хf мВ/нТл;

* * * * *

 

 

Опубликовано 06.09.2016. Последнее изменение - нет.

© Janto 2016 Все права защищены