Магнитометр

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ щ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{61) Дополнительное к авт. свид-ву

{22) Заявлено 03. 05. 78 (21) 2610482/18-21 (51) hA.

Я 01 К 33/08 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 317. . 44 (088. 8) Опубликовано 2307.80. бюллетень № 27

Дата опубликования описания 250780 (72) Авторы изобретения

А, А. Глущенко, В. И. Курочкин, А. Я. Лаптиенко и В. В. Пермяков.Специальное конструкторско-технологическое бюро Донецкого физико-технического института AH Украинской CCP (71) Заявитель (54) МАГНИТОМЕТР

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано в аппаратуре для измерения магнитных полей на основе метода ядерного магнитного резонанса.

Известен магнитометр, предназначенный для измерения напряженности магнитного поля. Магнитометр содержит пороговый генератор, который свя- )p зан с датчиком сигнала ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и синхронным детектором, вырабатывающим сигнал ошибки для управления частотой порогового генератора таким образом, что- 15 бы сохранялись резонансные условия

P1) . Недостатком данного устройства является относительно малая точность измерений напряженности магнитного поля, которая определяется, кроме собственной ширины линии ЯМР еще и стабильностью частоты колебаний порогового генератора и однородностью измеряемого магнитного поля. 25

Из известных устройств для изме- рения напряженности магнитного поля наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство, которое содержит датчик ЯМР, генератор высокой частоты, усилитель высокой частоты, детектор, усилитель низкой частоты, ключ, систему автоматической под,стройки частоты, включающую низко частотный синхронный детектор, гене ратор точного поиска и избирательный уснлитель f2) .

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии сигнала ЯМР включае ся генератор точного поиска, напряжение с которого поступает на реактивный элемент генератора высокой частоты и изменяет частоту гене- ратора до тех пор, пока не появится сигнал ЯМР с двойной частотой модуляции, что будет соответствовать выполнению точных резонансных условий.

Данный сигнал выделяется избирательным усилителем,,который через ключ отключает генератор точного поиска и замыкает систему слежения. На выходе синхронного. детектора появляется постоянное напряжение, под воздействием которого частота гене.— ратора высокой частоты точно подстраивается к резонансному значению.

750407

Ю

Недостаток известного устройства — низкая разрешающая способность и точность измерений напряженности магнитного поля ввиду низкой стабильности частоты генератора высокой частоты.

Целью изобретения является повышение точности измерений и разре шающей способности.

Поставленная цель достигается тем,что в магнитомето, содержащий последовательно соединенные поро3О говый генератор высокой частоты, детектор и синхронный детектор, модулятор, выход которого связан со вторым входом синхронного детектора, датчик ядерного магнитного резонан- 15 са и регистрирующий прибор, введены механизм перемещения датчика, кинематически связанный с пороговым генератором высокой частоты и упомянутым датчиком, а электрически — co 20 входом регистрирующего прибора, а также последовательно соединенные интегратор, переключатель режимов работы, управляемый эталон частоты и высокочастотный фазовый детектор, второй вход которого подключен ко второму выходу порогового генератора, к управляемому входу которого через переключатель режимов работы подключен выход высокочастотного фазового детектора, вход интегратоЗО ра связан с выходом синхронного детек тора, а его выход — со вторым входом регистрирующего прибора.

Функциональная схема устройства представлена на чертеже.

3S

Устройство состоит из датчика

ЯМР 1, помещенного в измеряемую маг° нитную систему 2, порогового генератора высокой частоты 3, детектора 4, низкочастотного синхронного детек- 49 тора 5, модулятора б, управляемого эталона частоты 7, высокочастотного фазового детектора 8, интегратора 9, переключателя 10 режимов работы, ме.ханизма перемещения 11 датчика ЯМР 1 45

45 двухкоорди1латного самописца 12, катушек модуляции 13.

В магнитную систему 2 помещен датчик SIMP 1 порогового генератора высокой частоты 3. Сигнал с генератора 3 йодается на детектор 4, выходной сигнал которого подается на один иэ входов н.ч. синхронного детектора 1, на второй вход которого подается опорный сигнал с модулятора б. Выходной сигнал низкочастотного синхрон-55 ного детектора подается на вход интегратора 9, выход которого соединен через переключатель 10, в положении

A — - с управляемым входом порогового генератора 3, в положении  — со вко- jp ,г1ом управляемого эталона частоты 7, выходной сигнал которого поступает на вход высокочастотного фазового детектора 8, на второй вход которого поступает сигнал с высокочастотного выхода порогового генератора 3 вы° Ч ходной сигнал высокочастотного фазового детектора 8 поступает на управляемый вход порогового генератора 3.

Устройство работает следующим образом.

Магнитометр работает в режиме слежения. Сигнал ЯМР порогового генератора 3, продетектированный детекто,ром 4, поступает на низкочастотный синхронный детектор 5, напряжение с которого поступает на вход интегратора 9, выходное напряжение с которого поступает на вход управляемого эталона частоты 7 подстраивая частоту его до совпадения с частотой резонансного ЯМР поглощения f . ВысоР кочастотное -напряжение частоты Р с эталона 7 сравнивается в в.ч. фазовом детекторе 8 с поступающим с порогового генератора 3 высокочастотным сигналом и сигнал ошибки с в.ч. фазового детектора 8 управляет реактивным элементом порогового генератора 3, подстраивая частоту его до совпадения с частотой эталона 7, которая, в свою очередь, подстраивается до равенства частоте резонансного ЯМР по-, глощения f> . Измеряя частоту порогового генератора 3 и используя известное равенство

В

Яp 2Р Н, Х где f — резонансная частота ЯМР поР глощения; гиромагнитное отношение ядер спинсодержащего вещества датчика сигнала ЯМР;

Н вЂ” напряженность измеряемого магнитного поля, измеряют по сути величину напряженности магнитного поля измеряемой магнитной системы.

Введение интегратора в систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) обеспечивает астатизм системы ФЛПЧ, что позволяет повысить точность системы ФАПЧ, а следовательно, и точность измерений напряженности магнитного поля путем снижения статической ошибки в системе ФАПЧ.

Магнитометр с введенным в него переключателем 10 режимов работ работает следующим образом;

B положении А переключателя 10 сигнал ЯМР порогового генератора 3 поступает на детектор 4, выходной сигнал которого поступает на вход низкочастотного синхронного детектора 5, выходное напряжение которого через интегратор 9 и переключатель 10 управляет частотой порогового генератора 3 таким образом, чтобы частота его "следила" за полем для выполнения равенства (1).

В положении B переключателя 10 напряжение низкочастотного синхронного детектора 5 через интегратор 9 и переключатель 10 управляет частотой

750407 эталона 7, выходное высокочастотное напряжение которого сравнивается в фазовом детекторе 8 с поступающим с порогового генератора 3 высокочастотным сигналом. Выходное напряжение фазового детектора 8 управляет частотой 5 порогового генератора 3, подцерживая ее равной частоте эталона 7, который, д свою очередь, управляется сигналом

ЯМР. Таким образом равенство (1) также выполняется, но уже с более высокой степенью точности благодаря высокой стабильности частоты управляемого сигналоМ ЯМР эталона частоты 7 °

В положении Б переключателя 10 цепь обратной связи разомкнута, магнитометр работает в режиме поиска сигнала ЯМР.

Механизм перемещения 11 датчика сигнала ЯМР 1, кинематически связанный с соединительной линией между пороговым генератором 3 и датчиком 1, устанавливает датчик 1 в заданную точку поля магнитной .системы 2 или осуществляет сканирование датчика 1 при регистрации топографии магнитного поля исследуемой магнитной системы 2.

Для регистрации положения датчика 1 сигнал с датчика положения расположенного в механизме 11 поступает на вход самописца 12. На другой вход самописца 12 поступает сигнал с интегратора 9, соответс™вующий частоте порогового генератора 3.

Таким образом, введение фазовой автоподстройки частоты порогового генератора по управляемому эталону час- 35 тоты существенно улучшает стабильность частоты порогового генератора и, как следствие, повышает разрешающую способность и точность измерений, так как исключаются собственные флуктуа- щ ции частоты порогового генератора, и стабильность частоты его уже определяется стабильностью управляемого эталона частоты.

Формула изобретения

Магнитометр, содержащий последовательно соединенные пороговый генератор высокой частоты, детектор и синхронный детектор, модулятор, выход которого связан со вторым входом синхронного детектора, датчик ядерного магнитного резонанса и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и разрешающей способности, в него введены механизм перемещения датчика, кинематически свяэаниый с пороговым генератором высокой частоты и упомянутым датчиком, а электрически — co входом регистрирующего прибора, а также последовательно соединенные интегратор, .переключатель режимов работы, управляемый эталон частоты и высокочастотный фазовый детектор, второй вход которого подключен ко второму выходу порогового генератора, к управляемому входу которого через переключатель режимов работы подключен выход высокочастотного фазового детектора, вход интегратора связан с выходом синхронного детектора, а его выход — co вторым входом регистрирующего прибора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы и техника эксперимента, 1973е Р 5к с. 156.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 534715, кл, G 01 R 33/08, 1975 °

ЦНИИПИ Заказ 4644/36

Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул.Проектная 4,