Устройство стабилизации неоднородного магнитного поляbcecoicej-'/.-'^mm'im^i\^'h^т

 

3705I5

ОП И САНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Goes Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено ЗО.VI.1969 (№ 1344658/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 15.II.1973. Бюллетень № ll

Дата опубликования описания 19.ГЧ.1973

М. Кл. б 01п 27/78

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 539.142.3 (088.8) Авторы изобретения

И. Н.-Лютый, В. И. Гаврилюк, В. T. Купряшкин, Г. Д. Латышев, Ю. В. Маковецкий и А. И. Феоктистов

Заявитель

Институт физики АН Украинской ССР

УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ НЕОДНОРОДНОГ

МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к системам стабилизации и измерения медленно меняющихся неоднородных магнитных полей и может быть применено в тех случаях, когда требуется высокая стабильность напряженности поля и его формы (5.10 ), в частности для повышения разрешения р-спектрометра типа я 2.

Известная нутационная система стабилизации магнитного поля, работающая на проточной жидкости, содержит поляризатор жидкости, нутационный датчик и анализатор, через которые протекает жидкость, источник стабильной частоты для питания датчика и устройство, управляемое сигналом анализатора и регулирующее ток в обмотке магнита. Форма поля в такой системе не стабилизируется, а может подстраиваться только вручную, например с помощью шиммов. В известной системе поле стабилизируется только в одной точке, где расположен датчик.

Предлагаемое устройство позволяет стабилизировать форму магнитного поля, сохранять эту форму при перестройке поля, а также обеспечивает возможность управления формой поля. Стабилизация формы поля достигается путем стабилизации его в двух точках, для чего введен дополнительно второй канал стабилизации поля, аналогичный первому.

На фиг. 1 и 2 схематически представлено предлагаемое устройство.

Система стабилизации формы (закона изменения по радиусу магнита) магнитного поля Р-спектрометра типа y 2 содержит (см. фиг. 1): поляризатор 1: первый нутационный

5 датчик 2; анализатор 3; систему протока воды; опорный генератор 4; устройство б управления током магнита; магнит б с основной обмоткой 7; шиммы 8, используемые для автоматического управления формой поля; уст10 ройство 9 автоматического управления формой поля; компенсирующую обмотку 10; второй нутационный датчик 11; гибкую соединительную трубку 12; умножителя 13; частотный модулятор 14; синхронные детек15 торы 15; усилитель 1б сигналов ошибки (типа УЭВ-60); контрольный осциллограф 17 (типа С1-19); коммутатор 18.

Первый нутационный датчик 2 расположен на равновесной орбите спектрометра (радиус

20 р=50 см); положение второго датчика 11 выбрано таким образом, чтобы отношение полей в точках расположения датчиков для поля Павинского было равным отношению наименьших целых чисел. Датчики расположены

25 на одной радиальной прямой и с помощью микрометрических винтов могут перемещаться вдоль радиуса магнита.

Раздельное получение сигналов ошибки от каждого из датчиков достигается следующим

30 образом.

370515

3

Коммутатор 18 формирует симметричные импульсы (см. фиг. 2,к), одновременно включающие питание датчиков 2 и 11, и импульсы (см. фиг. 2, и), включающие частотный модулятор 14. При этом временная зависимость частоты f„„„опорного генератора 4 и частот f< (импульсы 1 и III) и f (импульсы II и IV), питающих датчики 2 и 11, имеет вид, указанный на фиг. 2,а, б, в. На движущуюся струю жидкости импульсы II u IV воздействуют в промежутках между импульсами 1 и III (см. фиг. 2, д, где Х вЂ” координата движущейся струи), что достигается экспериментальным подбором длины соединительной трубки 12 между датчиками. Напряжение U зависит на выходе анализатора от частот, питающих датчики (при фиксированных полях О и И, в точках расположения датчиков), по закону (см. фиг. 2,8) и имеет вид импульсов 1 — II—

111 — IV, изображенных на фиг. 2,е. Эти импульсы смещены,вправо относительно соот:ветствующих им импульсов, указанных на фиг. 2, б и 2, в, на время Тр задержки жидкости в протоке от датчиков к анализатору.

Напряжение U с выхода анализатора 8 поступает на синхронные детекторы 15, один из которых выделяет сигнал ошибки от первого датчика в виде импульса (см. фиг. 2,ж), величина и полярность которого соответствует разности уровней импульсов 1 и III в напряжении U, для чего по опорному каналу этот синхронный детектор управляется импульсами (см. фиг. 2,л), поступающими от коммутатора 18. Аналогично сигнал ошибки от второго датчика выделяется вторым синхронным детектором в виде импульса, указанного на фиг. 2,з, равного разности уровней импульсов

II и IV, при опорных импульсах на синхронном детекторе вида, указанных на фиг. 2,м.

Сигналы ошибки после синхронных детекторов усиливаются общим усилителем 1б, на выходе которого разделяются с помощью коммутатора, переключающего выход усилителя по закону (см. фиг. 2,н). Усиленный сигнал ошибки от первого датчика поступает к реверсивному двигателю в устройстве 5 управления током магнита, а от второго датчика— к реверсивному двигателю в устройстве 9 упправления формой поля. Устройства 5 и 9 подстраивают поле в точках расположения датчиков таким образом, чтобы сигналы ошибки были равны нулям. При этом в точках расположения датчиков выполняется соотношение

H = — "", т следовательно поля в этих точках стабильны и имеют фиксированное отношение при любых значениях поля, так как этим свойством обладают среднеарифметические значения частот f<ð, питающих датчики.

Для контроля импульсов вида (см. фиг. 2, ж, з) с выхода синхронных детекторов используется контрольный осциллограф 17, запускаемый импульсом (см. фиг. 2,o) от коммутато5

20 ж

4 ра 18. Импульсы коммутатора, изображенные на фиг. 2,л, л, и, о, имеют независимую регулировку по фазе для настройки системы.

Для определения поля на равновесной орбите спектрометра при снятии линии р-спектра измерение частоты опорного генератора 4 выполняется электронно-счетным частотомером типа 43-4 или ПП-15, Если длительность измерения не превышает 1,3 сек, то частота может измеряться в течение последних трех четвертей периода Т без выключения стабилизации. Если же для измерения частоты необходимо время, большее 3/4T, то эти измерения обычно выполняются при выключенной модуляции опорного генератора 4. Для получения абсолютных значений поля измеряются две частоты генератора 4 и вычисляется их среднее арифметическое. При снятии одной линии р-спектра такое измерение достаточно выполнить один раз.

Конструкция коммутатора в тех случаях, когда регулировка длины трубки 12 почемулибо нежелательна, должна предусматривать выдачу дополнительных импульсов вида, указанного на фиг. 2,к с регулируемым фазовым сдвигом для включения второго датчика; при этом длительность импульса (см. фиг. 2, и), включающего частотный модулятор, следует расширить от Т/4 до Т/2 и в некоторых случаях также предусмотреть регулировку его фазы. При этом время для измерения частоты без выключения стабилизации поля уменьшается от 3/4 Т до Т/2. Подобный вариант системы был экспериментально исследован при ее р азр а ботке.

Синхронные детекторы состоят из емкости и переключателя с нормально разомкнутыми контактами, замыкаемыми на время опорных импульсов коммутатора (см. фиг. 2,л). Входы и выходы синхронных детекторов объединены.

На общем выходе синхронных детекторов выделяются сигналы ошибки в виде импульсов от первого датчика (см. фиг. 2,ж) и от второго датчика (см. фиг. 2,з), не совпадающие по времени.

Магнитное поле спектрометра контролируют двумя способами: по линиям Р-спектров и по нутационному измерителю поля, работающему независимо от системы стабилизации.

Наилучшее разрешение, полученное на железном р-спектрометре типа л 2 с использованием описанной системы стабилизации поля, составляет 0,024 /о.

Предмет изобретения

Устройство стабилизации неоднородного магнитного поля, содержащее систему протока жидкости, поляризатор, нутационный датчик, генератор частоты, радиоспектрометр ядерного магнитного резонанса, синхронный детектор, систему управления током магнита, отличающееся тем, что, с целью стабилизации формы магнитного поля, оно содержит второй нутационный датчик, второй синхронный детектор, выделяющий сигнал ошибки от второ370515 го датчика, частотный модулятор, умножители частоты опорного генератора н коммутатор! дада для управления всеми переключениями в системе.

3705l8 фиг g

Составитель Л. Сноельдина

Корректоры Л Бадылама и Л. Чуркина

Техред Г. Дворина

Ре1(аКтор А. Батыгин

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1016/16 Изд, № 247 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская нзб., д. 4/5