Устройство для измерения магнитного поля и его вариаций

 

ОГ1 ИСАЙ и Р

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сс оз Соовтокик

Седлали" (и*-! ескик

Реонтблик

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. G 01ч 3/00

Заявлено 07Х!.1971 (№ 1669985/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 23.Ш.1973. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания З.VII.1973

Комитет оо делам изобретений и открытий лри Совете Министров

СССР

УДК 550.838(088.8) Авторы изобретения

Л. А. Шумов и Н. А. Шумова

Специальное конструкторское бюро физического приборостроения

Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР и Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР

Заявители

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

И ЕГО ВАРИАЦИЙ

Изобретение относится к области геофизики, а именно к устройствам для измерения магнитных полей при магнитных исследованиях и магниторазведке.

Известны квантовые магнитометры с электронными счетчиками, работающие по принципу счета числа периодов ларморовой прецессии за фиксированный промежуток времени.

Основными узлами такого магнитометра являются магниточувствительный датчик (МЧД), частота выходного напряжения которого пропорциональна напряженности измеряемого магнитного поля, генератор эталонной частоты, формирователь времени счета, селектор и счетчик напряженности магнитного поля.

Однако известные магнитометры имеют малую чувствительность при небольшом быстродействии и не могут быть успешно использованы. например, при измерении вариаций магнитного поля Земли.

Цель изобретения — повышенпе чувствительности и одновременное увеличение быстродействия при измерении вариаций магнитного поля.

Цель достигается тем, что в предлагаемое устройство для измерения магнитного поля и его вариаций введены автоматический переключатель диапазона, датчик опорных частот, блок умножения вариации частоты, селектор и счетчик вариаций напряженности магнитного поля. Эти узлы осуществляют умножение вариаций частоты МЧД (вариаций магнитного поля) в требуемое число раз, что позволяет

5 повысить одновременно чувствительность и быстродействие магнитометра.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема блока умножения вариаций частоты.

10 Магниточувствительный датчик 1 (МЧД) соединен с входом основного селектора 2 и входом блока 3 умножения вариаций частоты.

На другой вход основного селектора поступают сигналы с выхода формирователя 4 вре15 мени счета, на вход которого подаются сигналы с эталонного генератора 5. На выходе селектора 2 включен счетчик 6 напряженности магнитного поля.

Автоматический переключатель 7 диапазо20 нов включен на выходе датчика 8 опорных частот и соединен с входами блока умножения вариаций частоты. Выход блока умножения вариаций частоты соединен с одним входом дополнительного селектора 9, на другой вход

25 которого подаются сигналы с формирователя времени счета. Выход дополнительного селектора 9 соединен со счетчиком 10 вариаций магнитного поля.

Блок 3 умножения вариаций частоты со30 стоит из нескольких последовательно вклю375605

15

Зо

45 ченных одинаковых ячеек 11 умножения вариаций частоты (фиг. 2), каждая из которых ь свою очередь содержит последовательно включенные смеситель 12, полосовой фильтр

18, умножитель 14 частоты и выходной смеситель 15. Автоматический переключатель 7 диапазонов включает в себя дешифратор 1б состояния и коммутатор 17.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал от МЧД поступает на один вход селектора 2, на второй вход которого поступает сигнал строго определенной длительности с формирователя 4 времени счета, сформированный из определенного числа периодов эталонной частоты, поступающей с выхода генератора эталонной частоты. Сигнал от МЧД проходит через селектор 2 на вход счетчика б напряженности магнитного поля в течение заданного временного интервала, по окончании которого в счетчике записан код, соответствующий напряженности магнитного поля.

Сигнал от МЧД поступает также на вход блока умножения вариаций частоты, который содержит несколько последовательно соединенных ячеек 11.

На один вход смесителя 12 этих ячеек поступает сигнал от МЧД или от предыдущей ячейки, а на второй вход — одна из опорных частот от датчика 8 опорных частот, выбираемая автоматическим переключателем 7.

Дешифратор 1б состояния в соответствии с кодом числа, записанного в счетчике б, управляет коммутатором 17, в результате чего на входы смесителей 12 подаются такие опорные частоты, что суммарная (разностная) частота на выходе смесителя 12 попадает в полосу прозрачности фильтра 18. Выделенная фильтром частота умножается в некоторое число раз умножителем 14.

Спектр вариаций частоты на выходе умножителя переносится смесителем 15 в область рабочих частот МЧД. Изменение состояния коммутатора производится в каждом цикле измерения по окончании времени счета, задаваемого селектором 2.

Сигнал с выхода блока умножения вариации частоты поступает на один вход селектора 9, на второй вход которого подаются импульсы эталонной длительности от формирователя 4 времени счета. Длительность этих импульсов выбирают малой по сравнению с временем счета первого селектора 2, что позволяет получить достаточное быстроденствие при высокой чувствительности, определяемой в конечном счете коэффициентом умножения блока умножения вариаций частоты.

С выхода селектора 9 сигнал поступает на счетчик вариаций магнитного поля, в котором по окончании времени счета фиксируется некоторое число. Разность чисел, полученных в результате двух последовательных измерений, равна изменению магнитного поля за промежуток времени между измерениями.

Предмет изобретения

Устройство для измерения магнитного поля и его вариаций, содержащее квантовой магниточувствительный датчик, селектор, эталонный генератор, формирователь времени счета, счетчик вариаций напряженности магнитного поля, отличаю цееея тем, что, с целью увеличения чувствительности и ускорения процесса измерений, в него введен состоящий из последовательно соединенпых ячеек, каждая из которых содержит смеситель, фильтр, умножитель и выходной смеситель, блок умножения вариаций частоты, один вход которого подключен к магниточувствительному датчику, а другие входы соединены с датчиком опорных частот через автоматический переключатель диапазонов, управляющие входы которого соединены со счетчиком вариаций напряженности магнитного поля, выход блока умножения вариаций частоты соединен с дополнительным селектором, один из входов которого соединен с формирователем времени счета, а на выходе дополнительного селектора включен счетчик вариаций напряженности магнитного поля.

375605

Фиг. 7

Г I

Фиг. 2

Редактор И. Орлова

Заказ 1842, 13 Изд. № 1431 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель В. Карпушин

Техред 3. Тараненко

Корректоры: Е. Михеева и Н. Прокуратова