Квантовый магнитометр
О Л И С А Н И Е l (11) 517866 ьоеа Coo ;òñêù
Соннаансти -! оскнх
ИЗОБРЕТЕНИЯ
М АВТОРСКОМУ СВИДЕТБ1ЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.09.74 (21) 2057076/25 (51) М. Кл. - G 01Ъ 3/14 с присоединением заявки ¹
Государствениь;з комы ет
Совета Мииистроа СССР во делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 15.06.76. Бюллетен: ¹ 22
Дата опубликования описания 13.07.76 (53) УДК 550.838(088.8) (72) Авторы изобретения
Л. Ш. Кузнецов и Н. Н. Якобсон
Научно-производственное объединение «Геофизикд>, (71) Заявитель (54) КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР
Изооретение относится к магнитным иссле дованиям, а именно: к измерению напряженности магнитных полей.
Известны квантовые магнитометры, содержащие квантовый магниточувствительный датчик, усилитель, синхронный детектор, генератор низкой частоты, модулятор и регистратор, В таких магнитометрах формирование радиочастотного сигнала, особенно при работе в широком диапазоне измеряемых полей, производится, например с помощью генератора, частотой которого управляет электродвигатель, связанный через редуктор с реактивным элементом генератора. Несовершенство двигателя, как интегрирующего элемента, а также 15 принципиальные погрешности, прис щие редуктору и реактивному элементу, ограничивают точность измерения магнитного поля подобнымн магнитометрами, Такие системы имеют большие габариты и вес, надежность их. 20
Для повышения точности измерений в предлагаемый магнитометр введены преобразователь аналог-код, цифровой интегратор и цифровой синтезатор частоты, причем выход син- 25 хронного детектора через преобразователь аналог-код соединен со входом цифрового интегратора, выход которого подключен ко входам цифрового синтезатора частоты и регистратора, 30
На чертеже приведена блок-схема описываемого магнитометра, Выход квантового магниточувствительного датчика 1 через усилитель 2 подключен к входу синхронного детектора 3, выход которого соединен с входом преобразователя аналогкод 4, выход которого подключен к входу цифрового интегратора 5. Выход цифрового интегратора 5 подкопочен к регистратору 6 и к управляющим входам цифрового синтезатора частоты 7. Выход последнего через модулятор 8 соединен с радиочастотными катушками датчика 1. Выход генератора низкой частоты
9 подкгпочен к модулнрующему входу модулятора 8 и ко входу опорного сигнала синхронного детектора 3.
Магнитометр работает следующим ооразом.
В датчике 1 производится сравнение частоты сигналя, подаваемого в радиокатушки датчика 1 и создающего радиополе, с частотой магнитного резонанса, в рабочем объеме. Схема управления частотой радиополя строится способом — экстремум-регулятора, для чего в спгнгl подаваемый в раднокатушкп вводится вспомогательная частотная (фазовая) модуляция посредством модулятора 8, управляемого генератором низкой частоты 9. Тогда на выходе датчика 1 возникает сигнал с частотой вспомогательной модуляции. амплитуда и фаза которого определяет величин; и знак рас01 1!1111
Формула изобретения
Составитель В. Одинцов
Техред Е. Подурушина
Корректор О. Тюрина
Редактор С. Байкова
Зака", 1517,4 Изд. М 1468 Тираж 690 I1од(ьи сиое
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР
fio делам ((аобретений и открь((и(1
113035, Мос(!ва, /К 35, Раушская»аО., д. 4 5
Т»»ография, »р. Ca»y»o((a, 2 стройки между частотой радиополя ((частотой (I2r(I(IT(I0ro резонанса.
Сигl(BJI, пода пасмыll B рад(10(12тушкн датчика 1, формируется цифровым синтезатором частоты 7, значение частоты на выходе которого однозначно задается кодам i(2 управляющих входе!х, 2 стабилыlость ч2 "тоты Оп ределястся внутренним высокочастотным генератором.
В том случае, когда частота радиополя, выраоатываемого цифровым синтезатором частоты 7, совпадает с частотой магнитного резонанса, сигнал первой гармоники частоты вспомогательной модуляции на выходе датчика 1 равен нулю. Нулю также равно напряжение на выходе синхронного детектора 3. Код на выходе преобразователя -налог-код 4 будет иметь нулевое значение и, следовательно, код на выходе цифрового интегратора 5 не изменится. Соответственно не изменится и частота сигнала формируемого цифровым синтезатором частоты 7. Код Iia выходе цифрового интегратора 5, пропорциональный величине напряженности магнитного поля, действующего на датчик, регистрируется регистратором 6.
Изменение напряженности магнитного поля обусловливает расстройку между частотой радиополя и частотой магнитного резонанса. На выходе датчика 1 появляется сигнал с частотой первой гармоники частоты вспомогательной модуляции и после его детектирования на выходе синхронного детектора 3 появится напряжение, амплитуда н знак которого пропорциональны величине и знаку расстройки между частотами радиополя и магнитного резонанса. Это напряжение преобра"-ователсм аналогкод 4 преобразуется в код, значеш(е которого накапливается в ц(!д1ровом и(пеграторе 5. В роз, лыс(те и мс((сl(ня зна (еи!(я !<ода в цпфро вол! !Iнтегр2торе 0 измепllтс;(зна (е.(Hе (2cTo5 ты, формируемое цифровым синтезатором ?, и в схеме установится новое устойчивое «o«40(!((Ие) прн (40Topo(4 частоты радиополя и
%(2" .((4T(10ÃO j;030((2 "(са p:-(вны с го-(ностьlо до минимального дискрета частоты синтезатора
10 7. Новое значение кода на выходе цифрового (!нтегратора 5, соответствующее новому зна:.е ию напряженности магнитного поля, рег (стрируется рсгистратором 6.
Применение синтезатора частоты в сочета15 нии с цифровым интегратором сигнала синхронного детектсра обеспечивает возможность измерения напряженности магнитного поля во всем диапазоне его измерений без перестройки поддиапазонов. Отсутствует частотомер и
20 свойственные ему погрешности, что повышает то (ность измерений.
25 Квантовый магнитометр, содержащий датчик, усилитель, модулятор, синхронный детектор, генератор низкой (20«îòû н регистратор, отлич ающи йся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены пре30 Образователь а((алог-код, цифровой интегратор и цифровой синтезатор частоты, причем выход синхронного детектора через преобразовате и аналог-Kofl, соед1шен со входом цифрового интегратора, выход которого подклю35 чеп ко входам цифрового синтезатора частоты и регистратора.
