Квантооптический магнитометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсинк

Социалмстмчесянк

Реслублнк (ii) 702326 (53)M. Кл.

G 01 R 33(08 (53) УДК 621.317..44 (088.8) (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 19.07.76 (21) 2385211/18 — 21 с присоединением заявки .% (23) П риоритет

Ввударствеай кенвтет

CCCP ав аеяам взебретеккй в ютррытвв

Опубликовано 05.12.79. Бюллетень,% 45

Дата опубликования описания 05.12.79 (72) Авторы изобретения

В. Л. Канторович и Б. И. Смирнов. Фф Р"Научно-производственное объединение Геофизика" (71) Заявйтель (54) КВАНТООПТИЧЕСКИЙ МАГНИТОМЕТР

Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно — к одному из устройств для измерения индукции (напряженности) магнитного поля — квантооптическому магнитометру. с

°, . 5

Известен квантооптический магнитометр, содержащий спектральную. лампу, генератор ее возбуждения, камеру поглощения с элементами фильтрации, поляризации и фокусировки светового потока и фотодетектор для обнару10 жения поглощения света — фотодетектор сигнала прецессии (1).В этом магнитометре излучение спектральной лампы в значительной мере зависит от ее температуры, условий внеш15 ней среды, а также от стабильности параметров и режима генератора возбуждения спектральной лампы. Нестабильность излучения спектральной лампы приводит к нестабильности светового потока накачки камеры погло20 щения и, соответственно, к погрешности измерений.

Наиболее близок к предлагаемому квантооптический магнитометр, содержащий цепь обратной связи по световому потоку, включающую регулятор мощности генератора возбуждения спектральной лампы (2). В этом магнитометре свет накачки стабилизируется посредством регулятора мощнбсти генератора возбуждения спектральной лампы в зависимости от яркости последней. Для измерения яркости используется контрольный фотопреобразователь, установленный вблизи спектральной лампы.

При такой стабилизации поддерживается постоянным излучение спектральной лампы (в спектре чувствительности контрольного фотопреобразователя), а не световой поток накачки камеры поглощения. При этом изменение оптических свойств баллона камеры поглощения и элементов фильтрации, поляризации и фокусировки светового потока, например, вследствие их геометрического смещения или загрязнения, а также изменение характеристик чувствительности контрольного фотопреобразователя из-эа его температурной нестабильности в связи с близким расположением к сильно нагревающейся спектральной лампе, приводит к изменению светового потока накачки ка3 7023 меры поглощения и, соответственно к дополнительной погрешности измерений.

С целью повышения точности квантооптический магнитометр, содержащий спектральную лампу с генератором возбуждения, фотодетектор сигнапа прецессии и цепь обратной связи по световому потоку, включающую регулятор мощности возбуждения, усилитель, снабжен цепью электрической обратной связи, состоящей из фильтра низкой частоты, включенного на выходе фотодетектора. При этом выход фильтра низкой частоты соединен со входом .регулятора мощности генератора возбуждения спектральной лампы.

На чертеже изображена схема устройства.

В поле катушки контура возбуждения 1, 2 помещена спектральная лампа 3. На одной оптической оси со спектральной лампой расположены элементы 4 (фильтрации, поляризации и фокусировки светового потока), камера поглощения 5 и фотодетектор сигнала прецессии 6. Камера поглощения 5, находящаяся s поле Н, охвачена радиочастотной катушкой 7, К фотодетектору сигнала прецессии 6 подведено напряжение постоянного тока питания 2s

0пит. К выходу фотодетектора подключен фильтр низкой частоты, состоящий из сопротивлений нагрузки 8,.9, разделительного конденсатора 10, через который соединение фотодетектора 6 связан с усилителем 11 переменной 30 составляющей детектированного сигнала, и бло. кировочного конденсатора 12, установленного на входе регулятора мощности 13 генератора возбуждения 14, к выходу которого подключена катушка контура возбуждения 1, 2. Зз

Магнитометр действует следующим образом.

Спектральная лампа 3 через катушку контура возбуждения 1, 2 возбуждается от генерато ра 14. Свет спектральной лампы 3, пройдя через* элементы 4 и камеру поглощения 5, в 4О которой происходит оптическая накачка, попадает на фотодетектор сигнала прецессии 6, питаемый постоянным током от источника с напряжением Опиг При совпадении радиочастоты тока, питающего радиочастотную катуш- 4> ку 7, с частотой прецессии, определяемой амплитудой вектора Н, световой поток, проходящий через камеру поглощения 5, модулируется по интенсивности с этой частотой. Таким образом, сигнал на выходе фотодетектора 6 5О

26 4 содержит постоянную составляющую, обусловленную средней интенсивностью светового потока накачки и переменную составляющую, связанную с индукцией измеряемого магнитного поля;

Через фильтр низкой частоты, состоящий из сопротивлений нагрузки 8, 9, разделительного конденсатора 10 и блокировочного конденсатора 12, переменная составляющая направляется на усилитель ll, сигнал которого иепользуется для регистрации индукции измеряемого магнитного поля, а постоянная составляющая — на регулятор мощности 13, причем конденсатор 12 защищает регулятор мощнос- . ти 13 от переменной составляющей. Регулятор 13 управляет мощностью генератора возбуждения 14 и через него — яркостью спектральной лампы 3. Таким образом замыкается цепь стабилизации светового потока накачки: всякое изменение средней величины этого потока, вызванное, например, изменением. геометрии или загрязнением элементов 4, камеры поглощения 5 изменяет постоянную составляющую выходного сигнала фотодетектора

6 и через него — яркость спектральной лампы 3 таким образом, чтобы стабилизировать световой поток накачки. При этом снижается погрешность измерений и соответственно повышается производительность прибора. Кроме того, ликвидация контрольного фотопреобразователя повышает надежность магнитометра, Формула изобретения

Квантооптический магнитометр, содержащий спектральную лампу с генератором возбужцения, фотодетектор сигнала прецессии и цепь обратной связи по световому потоку, включающую регулятор мощности генератор возt буждения, усилитель, о т л и ч а ю. щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, он снабжен цепью электрической обратной связи, состоящей иэ фильтра низкой частоты, включенного на выходе фотодетектора, при этом выход фильтра низкой частоты соединен со входом регулятора мощности генератора возбуждения спектральной лампы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Н 3725775, кл. 324 — 5, 1968.

2. Патент США М 3728612, кл. 324 — 5, 1971.

702326

Составитель Л, Устинова ,Техред 3.Фанта .

Редактор Б. Федотов

Корректор Г. Решетник

Тираж 1073 Подписное

UHHHIIH Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Заказ7583/43

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4