Следящий магнитометр

 

(ц 586536

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Саветских

Социалистических

Ресвубчик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.12.71 (21) 1715065/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.11.77, Бюллетень № 42 (45) Дата опубликования описания 12.11.77 (51) М. Кл. G 01V 3/14

Государственный комитет

Севета Министров СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 550.83(088.8) 1

Э. В. Дворников и Л. Л, Брудастов

Институт автоматики и электроники Сибирского отделения АН СССР (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СЛЕДЯЩИИ МАГНИТОМЕТР

3В=

1+К

Т1 Та

tÓ T: (4 5) 1 У

Изобретение относится к устройствам для измерения индукции матнитных полей методом ядерного магнитного или электронного парамагнитного резонанса в установках различного назначения, в частности, в магнитной радиоспектроскопии и в масспектрометрии.

Известны устройства для измерения магнитных полей методом ядерного магнитного или электронного парамагнитного резонанса (1).

Ближайшим по технической сущности к предлагаемому изобретению является следящий магнитометр, содержащий автогенератор, соединенный с датчиком сигналов ядерного магнитного резонанса и управителем частоты, приемник сигнала ошибки, подключенный к датчику и усилителю постоянного тока, выход которого соединен со входом управителя частоты (2). К автогенератору подключено регистрирующее устройство для измерения частоты. В этом устройстве автоматическое слежение за частотой осуществляется с помощью цепи авторегулирования, замыкающейся через усилитель постоянного тока и уменьшающей рассогласование между измеряемым полем и частотой ядерного магнитного резонанса.

К недостаткам известного устройства, являющегося статической системой слежения, относятся:

1. Низкая точность измерения индукции магнитного поля, обусловленная увеличением статической ошибки в процессе измерения и возрастающая при рассогласованпп по изве5 стному закону. где ЛВ, — рассогласование по полю;

10 К вЂ” коэффициент передачи системы.

2. Ограниченные пределы слежения за полем из-за нелинейности дискриминационной характеристики, определяемой формой сигнала ядерного магнитного резонанса.

15 3. Снижение быстродействия при работе на нелинейных участках дискриминационной характеристики из-за уменьшения коэффициента передачи системы и увеличения времени установления где Т, и T2 — постоянные времени RC-фильтров в цепи авторегулированпя.

25 Целью изобретения является повышение точности измерения, расширение пределов слежения и увеличение быстродействия устройства.

Для достижения цели в известный следя30 щий магнитометр, содержащий последова580536

f = (B, AB,)/2, 65 тельно соединенные регистрирующее устройство, автогеператор, датчик сигналов ядерного магнитного резонанса, приемник сигнала ошибки, усилитель постоянного тока и управитель частоты, выход :которого подключен к автогенератору, дополнительно введены биполярный дискриминатор уровней, вход которого соединен с выходом приемника сигнала ошибки, генератор импульсов, ключ, реверсивный счетчик и преобразователь код-напряжение. При этом выход генератора импульсов через ключ подключен к счетному входу реверсивного счетчика, цифровые выходы которого соединены с преобразователем код-напряжение, а шины сложения и вычитания связаны с управляющими входами ключа и выходами биполярного дискриминатора уровней. Выход преобразователя код-напряжение подключен ко входу управителя частоты.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого магннтометра.

Предлагаемое устройство содержит автогенератор 1, датчик 2 сигналов ядерного магнитного или электронного парамагнитного резонанса, управитель 3 частоты, усилитель 4 постоянного тока, преобразователь 5 код-напряжение, регистрирующее устройство 6, приемник 7 сигнала ошибки, биполярный дискриминатор 8 уровней, генератор 9 импульсов, ключ 10, реверсивный счетчик 11.

При этом генератор 1 соединен с регистрирующим устройством 6, управителем 3 частоты и датчиком 2, выход которого подключен ко входу приемника 7 ошибки сигнала. Выход приемника 7 связан со входом усилителя и постоянного тока и выходом биполярного дискриминатора 8 уровней, выходы которого соединены с управляющими входами ключа 10 и с шинами сложения и вычитания реверсивного счетчика 11. Генератор 9 импульсов подключен через ключ 10 к счетному входу реверсивного счетчика 11, цифровые выходы которого соединены со входом преобразователя

5 код-напряжение. Вход управителя 3 частоты подключен к выходу преобразователя код-напряжение, а другой вход — к выходу усилителя постоянного тока.

При нахождении частоты автогенератора 1 в резонансной области, определяемой соотношением где у — гиромагнитное отношение ядра или электрона;

Bo — индукция измеряемого магнитного поля;

ЛВ, — расстояние между центром и максимумом дискриминационной кривой приемника сигналов ошибки, например полуширина первой производной линии поглощения магнитного резонанса, на выходе приемника 7 сигналов ошибки появляется напряжение, пропорциональное расстройке частоты генератора 1 относительно центра резонансной линии, а знак определяется направлением расстрой10

ЗО

35 ки. В ходе изменения индукции измеряемого магнитного поля этот сигнал ошибки, воздействуя на управитель 3 частоты автогенератора 1 через двухконтурную цепь обратной связи, непрерывно подстраивает частоту автогенератора1 крезонанспому значению, которое измеряется регистрирующим устройством 6.

При малых значениях сигнала ошибки, соответсч вующих зоне нечувствительности биполярного дискриминатора уровней, и при быстрых флуктуациях магнитного поля управляющее .воздействие формируется с помощью усилителя 4 постоянного тока.

При достижении сигналом ошибки одного из уровней срабатывания биполярного дискриминатора последний через ключ 10 подключает генератор 9 импульсов к реверсивному счетчику 11 и устанавливает в зависимости от полярности сигнала ошибки знак реверса счетчика 11. Изменившийся под воздействием импульсной последовательности цифровой код реверсивного счетчика преобразуется с помощью преобразователя код-напряжение в управляющее управителем 3 частоты напряжение, в результате чего происходит уменьшение расстройки частоты автогенератора 1 и ошибки слежения до значений, в пределах которых обеспечивается эффективная работа контура регулирования, включающего усилитель 4 постоянного тока.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения изменяющегося и стационарного магнитного поля, расширить пределы измерения и увеличить быстродействие.

Формула изобретения

Следящий магнитометр, содержащий последовательно соединенные автогенератор, датчик сигналов ядерного магнитного или электронного парамагнитного резонанса, приемник сигнала ошибки, усилитель постоянного тока и управитель частоты, причем выход управителя частоты подключен к управляющему входу автогенератора, измерительный выход которого соединен с регистрирующим устройством, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения пределов измерения изменяющегося и стационарного магнитного поля, увеличения быстродействия, в него дополнительно введены биполярный дискриминатор уровней, вход которого соединен с выходом приемника сигнала ошибки, генератор импульсов, реверсивный счетчик, счетный вход которого через ключ подключен к генератору импульсов, а шины сложения и вычитания соединены с управляющими входами ключа и с выходами биполярного дискриминатора уровней, преобразователь код-напряжение, вход которого подключен к цифровому выходу реверсивного счетчика, а выход — ко входу управителя частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

580536

Составитель В. Зверев

Техред А. Камышникова

Корректор А. Степанова

Редактор И. Шубина

Подписное

Заказ 2531/14 Изд. Мз 901 Тираж 725

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

1. Ст. Makiand Volpicelli R. 1. Rev. Scientific

I n ot r u men ts 36, М 3, 1965, 325.

2. «Iournal of the Scientific», 1965, V. 42, р. 865,