Автоматический магнитометр

 

Изобретение может быть использовано для автоматического измерения магнитных полей. Автоматический магнитометр содержит генератор 4,5 импульсов , ключ 11, реверсивный счетчик 15, автодин (АД) 16, регистрирующее устройство 18, сигнализатор 1 импульсов , счетчик 2, дешифратор - демультиплексор 3, модулятор 17, счетньй блок 7, регистр 6 памяти, D-триггер 10, Т-триггер 12, блок 9 сравнения , элемент ИЛИ 8, элементы И 13,14. При включении устройства частота АД 16 находится вне резонансной области . На его первом выходе-импульсы ЯМР отсутствуют. При приближении частоты настройки АД 16 к резонансной области на его первом выходе появляются импульсы сигнала ЯМР, которые поступают на вход сигнализатора 1 импульсов и второй вход счетчика 2.. Затем работа устройства синхронизируется последовательностью импульсов ЯМР при помощи счетчика 2 и дешифратора-демультиплексора 3. Осуществляется привязка частоты АД к щ центру резонансной линии ЯМР и непрерывное слежение за имеющимся магнитньм полем. Автоматический магнитометр имеет повьшенную точность и ско-| рость измерения. 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 А1

{19) (11) П1) 4 С 01 R 33/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4147353/24-21 (22) 18.11,86 (46) 15. 10.88. Бюл, В 38 (72) А.Н.Форштат, М.Н.Штейн и А.С.Сухов (53) 621.317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР .II 1114998, кл. G 01 R 33/24, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 580536, кл. с 01 V 3/14, 1971. (54) АВТОМАТИЧЕСКИ МАГНИТОМЕТР . (57) Йзобретение может быть использовано для автоматического измерения магнитных полей. Автоматический магнитометр содержит генератор 4,5 импульсов, ключ 11, реверсивный счетчик 15, автодин (АД) 16, регистрирующее устройство 18, сигнализатор 1 импульсов, счетчик 2, дешифратор — демультиплексор 3, модулятор 17, счетный блок 7, регистр 6 памяти, D-триггер 10, Т-триггер 12, блок 9 сравнения, элемент ИЛИ 8, элементы И 13,14.

При включении устройства частота

АД 16 находится вне резонансной облас; ти. На его первом выходе-импульсы

ЯМР отсутствуют. При приближении частоты настройки АД 16 к резонансной области на его первом выходе появ- ляются импульсы сигнала ЯМР, которые поступают на вход сигнализатора 1 импульсов и второй вход счетчика 2..

Затем работа устройства синхронизируется последовательностью импульсов ЯМР при помощи счетчика 2 и дешифратора-демультиплексора 3. Осуществляется привязка частоты АД к ж центру резонансной линии ЯМР и непрерывное слежение за имеющимся магнитным полем. Автоматический магнито о метр имеет повышенную точность и скорость измерения. 3 ил.

1430916

Изобретение относится к устройствам для магнитных измерений и может быть использовано для автоматического измерения магнитных полей.

Цель изобретения — повьппение точности и скорости измерения.

На фиг.1 приведена функциональная структурная схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы его ра- 10 боты, на фиг.3 — таблица истинности дешифратора демультиплексора.

Устройство содержит последовательно соединенные сигнализатор 1 импульсов, счетчик 2 и дешифратор-демульти- 15 плексор 3, первый 4 и второй 5 генераторы импульсов, регистр 6 памяти, счетный блок 7, элемент ИЛИ 8, блок 9 сравнения, 0-триггер 10., ключ 11, Т-триггер 12, первый 13 и второй 14 20 элементы И, реверсивный счетчик 15, выход которого соединен с первым входом автодина 16, второй вход которого. соединен с выходом модулятора 17, а первый выход — с входом регистрато- 25 ра 18. Выход генератора 5 соединен с первым входом счетного блока 7, Выход генератора 4 соединен через ключ 11 с первым входом счетчика 15. Выходы дешифратора-демультиплексора 3 с пер- 30 вого по шестой соединены, соответ-. ственно, со входом регистра 6 памяти, вторым, третьим и четвертым входами счетного блока 7, первыми входами первого элемента И 13 и D-триггера 14.35

Второй вход D-триггера 10 соединен с выходом блока 9 сравнения, а выходс первым входом второго элемента И

14, второй вход которого соединен с седьмым выходом дешифратора-демульти- 40 плексора 3, а третий — с выходом элемента ИЛИ 8 и вторым входом элемента

И 13, выход которого через Т-триггер

12 соединен с вторым входом счетчика 15. Входная шина элемента ИЛИ 8 и первая входная шина блока 9 сравнения соединены с выходной шиной регистра 6, шина данных которого соединена с первым выходом счетного блока 7 и второй входной шиной блока 9 сравнения, вход которого соединен с вторым выходом счетного блока 7.

На фиг.2а показан сигнал на первом выходе автодина 16 при pGccTpoHKe частоты автодина относительно центра резонанса, на фиг.2б — на четвертом входе генератора 5, на фиг.2в — на втором входе генератора 5, на фиг.2r — на третьем входе генерато- ра 5, на фиг.2д — на первом входе регистра 6 памяти, на фиг.2е — на первом входе ключа 11, на фиг. 2ж— на втором входе счетчика 2, на фиг.2зна третьем входе дешифратора-демультиплексора 3.

Автоматический магнитометр работает следующим образом.

При включении устройства частота автодина 16 находится вне резонансной области, на его первом выходе импульсы ЯМР отсутствуют. На выходе сигнализатора 1 импульсов присутствует уровень "1", который устанавливает счетчик 2 в нулевое состояние и ключ 11 в положение, при котором тактовые импульсы с генератора 4 импульсов поступают на первый вход реверсивного счетчика 15 изменяя его состояние и соответственно цифровой код на выходной шине. Цифровой код, по,ступая на первый вход автодина 16, 3 управляет перестройкой частоты.

Направление перестройки частоты автодина 16 определяется состоянием

Т-триггера 12 и является при включении устройства случайным. Если резонансные условия не наступают, то цикл поиска повторяется.

При приближении частоты настройки автодина 16 к резонансной области на его первом выходе появляются импульсы сигнала ЯМР, которые поступают на вход сигнализатора 1 импульсов и второй вход. счетчика 2.

При этом на выходе блока 1.устанавливается уровень "0", прекращается поступление тактовых импульсов с выхода генератора 4 через ключ 11 на реверсивный счетчик 15 и снимается принудительная установка счетчика 2 в нулевое состояние.

Дальнейшая работа устройства синхронизируется последовательностью импульсов ЯМР при помощи счетчика 2 и дешифратора-демультиплексора 3.

Дешифратор-демультиплексор 3 представляет собой коммутатор, который вырабатывает сигнал управления на одном из выходов в зависимости от значений цифрового кода на его входной шине, причем длительность сигнала управления определяется интервалом времени между двумя соседними импульсами ЯМР (фиг.2).

До прихода импульсов ЯМР на четвертом выходе блока 3 присутствует уп— t 430916 равляющий сигнал, которыгг, поступая на четвертый вход счетного. блока 7, устанавливает его в нулевое состояние. Первый импульс ЯМР снимает

5 принудительную установку в ноль блока 7, а сигнал управления с второго вьжода дешифратора-демультиплексора 3 разрешает ему счет импульсов генератора 5 на счетный вход блока 7 в те- 10 чение интервала времени до прихода на второй вход счетчика 2 второго (следующего) импульса ЯМР. Таким образом, пройсходит измерение первого (нечетного) временного интервала между им- 15 пульсами ЯМР. С приходом второго импульса ЯМР сигнал управления поступает на третий вход счетного блока 7, в котором при этом происходит обратный счет импульсов, поступающих от генерато- 20 ра 5 в течение второго (четного) временного интервала между вторым и третьим импульсами ЯМР. Вследствие того, что в течение четного и нечетного временных интервалов счет импульсов 25 производится блоком 7 в режиме прямого и обратного счета, цифровой код на его первом выходе численно равен разности между числом счетных импульсов, поступивших на его входы за пер- 30 вый и второй интервалы счета, а на втором выходе формируется код знака разности.

Третий импульс ЯМР формирует на первом выходе 3 дешифратора-демульти35 плексора управляющий сигнал,под действием которого осуществляется запись информации с первого выхода блока 7 в регистра 6 памяти.

Информация о знаке записываемого в 40 регистр 6 числа поступает с второго выхода генератора 5 на третий вход блока 9 сравнения.

Цифровой код с выхода регистра 6 поступает на вход логического элемен- 4 та ИЛИ 8 и первый вход блока 9 сравнения. Если четные и нечетные интервалы времени между импульсами ЯМР не равны между собой (частота настройки автодина не совпадает с центром резонанса) на выходной шине блока 7 и соответственно регистра 6 выходной код не равен нулю, то на-выходе элемента ИЛИ 8 появляется логический уровень, открывающий элементы И 13 и 14.

В этом случае, когда с приходом четвертого импульса ЯМР на пятом выходе дешифратора — демультиплексора 3 сформируется сигнал управления, он через элемент 13 и ключ 11 поступает на первый вход реверсивного счетчика 15. Цифровой код на выходной шине. реверсивного счетчика 15 изменяется на единицу, соответственно изменив частоту настройки автодина 16.

Интервал времени с момента прихода пятого импульса ЯМР до прихода восьмого импульса ЯМР использован в устройстве для прекращения переходных процессов в ав одине после перестройки частоты. С приходом восьмого, девятого„десятого и одиннадцатого импульсов SIMP происходит установка счетного блока 7 в ноль и вычисление разности между числом счетных импульсов, поступивших на его первый вход за четный и нечетный интервал между импульсами ЯМР, причем, как видно из фиг.2 алгоритм работы дешифраторадемультиплексора 3 построен таким образом, что на второй вход блока 7 всегда попадает для измерения нечет-. ный интервал времени между импульсами ЯМР, а на третий — четный, Интервал времени с момента прихода одиннадцатого импульса ЯМР до прихода двенадцатого импульса:используется в устройстве для установления потенциала на выходе блока 9 сравнения. На первый вход блока 9 сравнения по-ступает первый результат измерения разности временных интервалов, а на второй вход — второй, измеренный после перестрайки частоты автодина.

Если второй результат измерения меньше первого с учетом знака,т.е. перестройка частоты автодина идет к центру резонанса, то на выходе схемы сравнения формируется логический уровень, который переписавшись в D-триггер 10, запрещает прохождение импульса переключения фазы с седьмого выхода дешифратора-демультиплексора 3 через элемент 14 на вход Т-триггера 12. Если второй результат больше первого, т.е. расстройка частоты автодина относительно центра резонанса увеличилась, на выходе блока сравнения 9 формируется логический уровень, который, переписавшись в D-триггер 10, разрешает прохождение импуль- са переключения фазы через элемент 14 и на вход Т-триггера 12. Таким образом в предлагаемом устройстве происходит фазировка системы автоматической подстройки частоты. С приходом

1430916 двенадцатого импульса ЯМР происходит запись результата сравнения в D-триггер 10 под действием управляющего сигнала, поступившего с шестого выхо- 5 да дешифратора-демультиплексора 3 на второй вход D-триггера 10. Интервал времени с тринадцатого по четырнадцатый импульс ЯМР использован для установления управляющего по- 10 тенциала на втором входе элемента .

И 74. С приходом четырнадцатого импульса ЯМР происходит переключение

Т-триггера 12 в противоположное состояние, при условии, что элемент И 14 15 открыт. С приходом пятнадцатого импульса ЯМР элемент И 14 закрывается, фиксируя состояние Т-триггера 12 и соответственно направление перестройки частоты автодина 16. 20

С приходом шестнадцатого импульса ЯМР счетчик 2 устанавливается в нулевое состояние и все процессы в устройстве повторяются циклично до тех пор, пока на выходной шине ре- 25 гистра памяти 6 не установятся нулевые показания цифрового кода, что свидетельствует о равенстве временных интервалов между импулЬсами ЯМР и од-, I новременно о настройке частоты автодина на центр резонанса. Точность настройки определяется разрядностью блока 7 и частотой генератора 5 импульсов.

Таким образом осуществляется привязка частоты автодина к центру резо35 нансной линии SIMP и непрерывное слежение за изменяющимся магнитным полем. Если в процессе измерения резонансные условия потеряны, то через интервал времени, равный нескольким периодам частоты модуляции, сигнализатор импульсов 1 возвращается в исходное состояние, установив счетчик 2 в нулевое состояние, а на пер- 45 вый вход реверсивного счетчика 15 через ключ 11 поступают тактовые импульсы с генератора 4 импульсов. Частота автодина 16 изменяется, причем перестройка происходит в сторойу уменьшения расстройки частоты авто50 дина относительно центра резонанса.

Частота автодина измеряется регистратором 18.

Таким образом, предлагаемый автоматический магнитометр позволяет ав- 55 томатизировать процесс измерения,отказаться от ручного переключателя фазы и за счет этого повысить достоверность измерения и увеличить ско— рость измерения не менее, чем в два раза.

Формула изобретения

Автоматический магнитометр, содержащий последовательно соединенные первый генератор импульсов, ключ, реверсивный счетчик, автодин, и регистрирующее устройство, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности и скорости измерений, в него введены последовательно соединенные сигнализатор импульсов, счетчик и дешифратор-демультиплексор, второй генератор импульсов, модулятор, счетный блок, регистр памяти, D-триггер, Т-триггер, блок сравнения, элемент ИЛИ и два элемента И, причем вход сигнализатора импульсов и второй вход счетчика соединены с вторым выходом автодина, выход модулятора соединен с вторым входом автодина, первый выход дешифратора-демультиплексора соединен с входом регист- ра памяти, выходная шина которого соединена с входной шиной элемента

ИЛИ и первой входной шиной блока сравнения, второй, третий и четвертый выходы дешифратора-демультиплексора соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входами счетного блока, йервый выход которого еое- . динен с шиной данных регистра памяти и второй входной шиной блока сравнения, вход которого соединен с вторым выходом счетного блока, первый вход которого соецинен с выходом второго генератора импульсов, пятый выход дешифратора-демультиплексора соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход — с вторым входом ключа, третий вход которого соединен с выходом сигнализатора импульсов, шестой выход дешифратора-демультиплексора соединен с первым входом D-триггера, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения,а выход — с первым входом второго элемента И, седьмой выход дешифратора-демультиплексора соеди- ° нен с вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход — с входом Т-триггера, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика.

l 430916