Патент ссср 401947

 

отек.

OnИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 17 11.1972 (№ 1749275/26-25) с присоеди1нением заявки №

Приоритет

Опубликовано 12.Х.1973. Бюллетень ¹ 41

Дата опубликования описания 27.II.1974

М. Кл. 6 Olv 3/10

Гасударственный квинтет

Савета Миниатраа СССР на делам изабретений и атнрытий;

УДК 550 838(088.8) Авторы

i.çoáðåòñíIIÿ

Заявитель

В. Н. Бобров, Б. Г. Успенский и Ю. А. Бурцев

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР

МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИЙ ВАРИОМГТР

Изобретение относится к области магнитом етрии.

Известные магнитометрические вариометры содержат кварцевую чувствительную систему с подвижным магнитом, подвешенным на растянутых нитях, преобразователь поворота подвижной части с емкостным дифференциальным датчиком перемещения, широкополосный усилитель высокой частоты с ветвью местной обратной связи, в которую через дифференциальный трансформатор с симметричными первичными и вторичными обмотками включены датчик, генератор напряжения низкой частоты, фазочувствительный амплитудный детектор, выходHOH усилитель мощности и цепь компенсации с кольцами Гельмгольца.

Недостатками известного вариометра являются низкая чувствительность и ненадежность, поскольку вариометр содержит усилитель с высокоомным входом и весьма сложный преобразователь, обеспечивающий стабильность фазовых соотношений высокочастотного напря кения, а также значительная погрешность измерения вариаций магнитного поля, которая возникает при питании датчика высокочастотным напряжением большой амплитуды.

В предложенном вариометре емкостный датчик перемещения связан с входом широкополосного усилителя посредством высокочастотного дросселя, а выход широкополосного усн лителя связан с емкостпым датчиком перемещения посредством переключателя, причем фазочувствительный амплитудный детектор и переключатель связаны с генератором напряжения низкой частоты.

Такое конструктивное решение позволяет увеличить чувствительность и надежность вариометра и уменьшить погрешность измерения вариаций магнитного поля..

На чертеже изображена схема предлагаемого магнитометрического вариометра.

Вариометр включает в себя кварцевую чувствительную систему с подвижным магнитом

15 1, подвешенным на растянутых нитях 2, 3.

С магнитом 1 жестко связаны кварцевые пластины 4, 5 емкостного датчика перемещения.

Магнит 1 и пластины 4, 5 образуют подвижную часть вариометра. Емкостный датчик пе20 ремещения содержит также неподвижные пластины 6 — 11, выполненные, например, из кварца с токопроводящим покрытием. Датчик перемещения представляет собой сдвоенный дифференциальный конденсатор с перемен2s ной диэлектрической проницаемостью. Пластины 6 и 9 связаны с входом широкополосного усилителя 12 высокой частоты посредством высокочастотного дросселя 13. Выход усилителя 12 соединен с трансформатором 14, пме30 ющпм две выходные обмотки 15, 16.

401947

Обмотка 15 через фазочувствительный амплитудный детектор 17 и фильтр, состоящий из резистора 18 и конденсатора 19, связана с выходным усилителем мощности 20.

Выход усилителя 20 связан посредством четырехполюсника 21 с кольцами 22 Гельмголь. ца (на чертеже показано одно кольцо). Четырехполюсник 21 и кольца Гельмгольца образуют цепь компенсации. Четырехполюсник 21 имеет частотно-зависимый коэффициент передачи, что требуется для формирования необходимой частотной характеристики вариометра.

К обмотке 16 подключен емкостный усилитель напряжения, состоящий из конденсаторов

23, 24, 25. Обмотка 16 через переключатель

26, выполненный, например, на диодных ключах, и дифференциальный трансформатор 27 с симметричными первичными 28, 29 и вторичными 30, 31 обмотками связан с емкостным датчиком перемещения. Генератор 32 напряжения низкой частоты соединен с фазочувствительным амплитудным детектором 17 и переключателем 26. Выход усилителя 20 является выходом м агнитометрического вариометра.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии вариаций магнитного поля

Земли подвижная часть кварцевой чувствительной системы находится в среднем положении. Емкостный датчик балансируют с помощью дифференциального трансформатора 27

Регулированием конденсатора 24 устанавливают начальную амплитуду высокочастотной г= нерации, частота которой определяется в основном емкостью дифференциальпого кон 1епсатора и индуктивностью дросселя 13. 1-1апр»жение высокочастотной генерации детектируется фазочувствительным амплитудным детектором 17. Ток детектора 17 протекает по резистору 18 и в оба полупериода низкочастотного напряжения, поступающего от генератора 32, создает равные по величине, по разные по знаку падения напряжения. Конденсатор 19 ускоряет напряжение на резисторе 18. На выходе усилителя мощности 20 напряжение равно нулю.

Под действием короткопериодных колебаний напряженности магнитного поля Земли магнит

1 поворачивается, что вызывает смещение пластин 4 и 5 относительно среднего положения. Баланс дифференциального конденсатора этим нарушается. При этом глубина местной обратной связи вокруг усилителя 12 через переключатель 26, дифференциальный трансформатор 27, дифференциальный конденсатор (датчик перемещения) и дроссель 13 зави5 сит от смещения подвижной части. Знак ее различен в оба полупериода низкочастотного напряжения, когда переключатель 26 связывает обмотку 16 либо с обмоткой 28, либо с обмоткой 29. Амплитуда высокочастотной ге10 нерации в один полупериод низкочастотного напряжения увеличивается, в другой — уменьшается. На резисторе 18 выделяется напряжение того или иного знака, пропорциональное разности токов детектора 17 в разные полу15 периоды. После прохождения через усилитель мощности 20 это напряжение является мерой вариации магнитного поля Земли.

Кроме того, выходной сигнал с помощью четырехполюсника 21 преобразуется в элек20 трический ток, питающий кольца Гельмгольца.

Взаимодействие магнитного поля колец и магнита 1 приводит к появлению компенсирующего момента.

Предмет изобретения

Магнитометрический вариометр для регистрации короткопериодных колебаний напряженности магнитного поля Земли, содержащий кварцевую чувствительную систему с подвиж30 ным магнитом, подвешенным на растянутых нитях, преобразователь поворота подвижной части с емкостным дифференциальным датчиком перемещения, широкополосный усилитель высокой частоты с ветвью местной обратной

ЗЬ связи, в которую через дифференциальный трансформатор с симметричными первичными и вторичными обмотками включен упомянутый датчик, генератор напряжения низкой частоты, фазочувствительный амплитудный детек40 "îð,,выходной усилитель мощности и цепь компенсации с кольцами Гельмгольца, отличаюи1ийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и надежности и уменьшения погрешности измерения вариаций магнитного

4S поля, емкостный датчик перемещения связан с входом широкополосного усилителя посредством высокочастотного дросселя, а выход широкополосного усилителя связан с емкостным датчиком перемещения посредством переклюS0 чателя, причем фазочувствительный амплитудный детектор и переключатель связаны с генератором напряжения низкой частоты.

401947

Составитель H. Волгина

Тех ред Л. Грачева

Корректор 3. Тарасова

Редактор Т. Орловская

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 325/9 Изд. № 134 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5