Способ измерения модуля вектора постоянного магнитного поля и устройство для осуществления этого способа

 

< >907479

Союз Советских

Соцналистичесинх

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22)Заявлено 26.06.80 (21) 2945369/18-21 с прнсоелинением заявки. N 2945389/21 (23) Приоритет

Опубликовано 23. 02 ° 82 ° Бюллетень J% 7

Дата опубликования описания 23.02. 82 (51) М. Кл.

G О1 R 33. 02

ГосудерстваеыЯ квинтет

СССР ао делан изевретеккк и втхрыткй (53) УДК 621. 317. .42(088.8) О.D.ÀÔàíàñüåB (72) Автор изобретения

I

/ (7l ) Заявитель (,54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МОДУЛЯ ВЕКТОРА ПОСТОЯННОГО

МАГНИТНОГО ПОЛЯ И УСТРОЙСТВС ДЛЯ ЕГО

ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к магнитным измерениям иможет быть использовано для измерения модуля вектора постоянного магнитного поля.

Известен способ измерения модуля вектора постоянного магнитного поля, основанный на возбуждении системы магнитных диполей импульсом попереч" ного магнитного поля, выделении сигнала поперечной индукции резонансной частоты, усилении этого сигнала, формировании на его основе поля обрат" ной связи и регистрации частоты установившихся колебаний, которая связана с модулем вектора измеряемого постоянного магнитного поля линейной зависимостью (П

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устроиство для измерения модуля вектора постоянного магнитного поля, содержащее парамагнитный сердечник со свободно преце сирующими в измеряемом магнитном пол ядерными магнитными моментами, измерительную катушку, надетую на сердечник и ориентированную перпендикулярно вектору измеряемого поля, усилитель, вход которого соединен с измерительной катушкой, частотомер и фазовращатель, подключенные к выходу усилителя, катушку обратной связи, надетую на сердечник, ориентированную перпендикулярно измерительной катушке и соединенную с Фазовращателем (2) .

Однако как самому устройству, так и способу измерения, реализованному данным устройством, свойственна невысокая точность измерения, обусловленная самовозбуждением устройства на частоте, не связанной с измеряемым полем, вследствие проникновения энергии поля обратной связи в измерительную цепь мимо сердечника, Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что соГласно способу измерения моду90 7479 ля вектора постоянного магнитного поля, основанному на возбуждении системы магнитных диполей путем выделения сигнала поперечной индукции резонансной частоты, усилении этого сигнала, формировании на еro основе поля обратной связи и регистрации частоты установившихся колебаний, усиленный сигнал удваивают по частоте, а поле обратной связи удвоенной частоты налагают на систему магнитных диполей в продольном направлении.

Устройство для осуществления способа, содержащее парамагнитный сердечник со свободно прецессирующими в измеряемом магнитном поле ядерными магнитными моментами, надетую на сердечник измерительную катушку, ось которой перпендикулярна вектору из меряемого поля, усилитель, входом соединенный с измерительной катушкой, а выходом с частотомером, фазовращатель, выходом подключенный к надетой на сердечник катушке обратной связи, ось которой перпендикулярна оси измерительной катушки, снабжено удвоителем частоты и фильтром верхних частот, соединенными последовательно и включенными между выходом усилителя и входом фазовращателя, причем ось катушки обратной связи параллельна вектору магнитного поля.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Способ измерения модуля вектора постоянного магнитного поля реализуется в устройствах, использующих в ! качестве сердечника макроскопический магнитный диполь, или систему микрофф скопических магнитных диполей, например парамагнитное вещество со свободно прецессирующими в измеряемом магнитном поле электронами, ядрами и атомами.

Устройство содержит парамагнитный сердечник 1, измерительную катушку 2, усилитель 3, удвоитель 4 частоты, фильтр 5 верхних частот, фазовращатель 6, катушку 7 обратной связи и частотомер 8, при этом измерительная катушка 2 надета на сердечник 1 и ориентирована перпендикулярно векто" ру измеряемого постоянного поля 3,, совпадающему с осью Z, вход усилите ля 3 соединен с клеммами измерительной катушки 2, а выход - с удвоителем 4 частоты и «астотомером 8, выход удвоителя 4 частоты последователь"

1 но соединен с фильтром 5 верхних частот, фазовращателем 6 и катушкой 7 обратной связи, катушка 7, надетая на сердечник 1, ориентирована перпендикулярно катушке 2 и направлению вектора измеряемого постоянного магнитного поля 5g.

Устройство работает следующим образом.

В составе шумового тока катушки 7 обратной связи всегда присутствует составляющая, частота которой равна частоте свободной прецесии ядерных магнитных моментов м в измеряемом поле. Эта составляющая тока, а следовательно и поля, синфазирует ядерные магнитные моменты, возбуждая в измерительной катушке 2 ЭДС частоты t) Сигнал частоты шо усиливается усилителем 3, удваивается по частоте удвоителем 4 частоты и затем, пройдя фильтр 5 верхних частот и фазовращатель б, поступает в виде переменного тока частоты 2 ыо определенной фазы в катушку 7 обратной связи. В результате введения обратной связи {создания поля Iq о) компенсируются потери в сердечнйке, и в системе в целом возникают нарастающие колебания частоты шо и 2 ulcc

Благодаря нелинейности усилителя 3 эти колебания устанавливаются и частота ц регистрируется частотомером.

Данное устройство обеспечивает высокую точность измерения модуля вектора постоянного магнитного поля.

Поскольку частота поля обратной связи, создаваемого катушкой 7, в два раза выше частоты полезного сигнала, воспринимаемого измерительной катушкой 2, то прямое (т.е. не через парамагнитный сердечник) проникновение энергии поля обратной связи в катушку 2 не может привести к самовозбуждению всей системы как это имеет место в известном устройстве. 6сли в кольцо обратной связи включен сердечник с характерной для каждого вещества частотой свободной рецессии ядерных магнитных моментов но, зависящей от значения 13 1.измеряемого постоянного магнитного поля, происходит самовозбуждение устройствв, обеспечивая непрерывность и высокую точность измерения значений lfpl, По сравнению с приборами М-32, ПМ- 1 и другими, основанными на использовании свободной прецессии ядер (протонов) в земном поле, предлагаеФормула изобретения

Составитель И. Клыков

Техреду,Пекарь Корректор В. Бутяга

Редактор P.Öèöèêà

Заказ 583/54 краж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул. Проектная, 5 9074 мое устройство обеспечивает в 3-5 раз высшую точность измерений.

1. Способ измерения модуля вектора постоянного магнитного поля, основанный на возбуждении системы магнитных диполей путем выделения сиг- 1я нала поперечной индукции резонансной частоты, усилении этого сигнала, формировании на его основе поля обратной связи и регистрации частоты установившихся колебаний, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, усиленный сигнал удваивают по частоте, а поле обратной связи удвоенной частоты налагают на систему магнитных диполей в продольном направлении.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее парамагнитный сердечник со свободно прецессирующими в измеряемом магнитном поле ядерными магнитными моментами, на79 6 детую на сердечник измерительную катушку, ось которой перпендикулярна вектору измеряемого поля, усилитель, входом соединенный с измерительной катушкой, а выходом - с частотомером, фазовращатель, выходом подключенный к надетой на сердечник, катушке обратной связи, ось которой перпендикулярна оси измерительной катушки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено удвоителем частоты и фильтром верхних частот, соединенными последовательно и включенными между выходом усилителя и входом фазовращателя, причем ось катушки обратной связи параллельна вектору магнитного поля

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Померанцев Н.И., Рыжиков Г.В., Строцкий Г.В. физические основы квантовой магнитометрии. И., "Наука", 1972, с. 202-222.

2. Schnulzor ch.Zectures on Theory

and 0esiïä of an Alternating Crad, Proton Cynchroton — Geneva. 1953.