Магнитометр

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик . Социалистическик

Республик 345835 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 12.12,80 (21) 3214957/18-21 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 23.07.82. Бюллетень № 27 (51)М, Кл.

G 01 R .33/02

Воуйерстееииый комитет

СССР ао делом изобретений и открытий (53) УЙ К 62 1„ .317,44 (088.8) Дата опубликования описания 27.07.82

Ю. В. Бондаревский, В. Н. Каразеев и B. А. Теряев к9", че д ( у б ° I

Т .. г

1 Р е ;;.ц„- ., (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (54) МАГНИТОМЕТР

Изобретение относится к эжктроизмерительной технике н. прежде всего к магнитометрии.

Известны магнитометры, содержащие пленочную срецу, источник возбуждения и

5 регистратор, в которых измеряемое поле и поле смещения направлены вдоль оси легкого намагничивания (ОЛН), а поле высокочастотного возбуждения и направления сьема выходного сигнала - вдоль ,оси трудного намагничивания (ОТН) пленочной среды. При этом используется моцуляция магнитной проницаемости пленочной среды вдаль оси трудного наматничивания измеряемым полем, направленным вдоль оси легкого намагничивания. Чтобы избежать шумов перемагничивания, амплитуда высокочастотного возбуждения выбирается такой величины, чтобы угол отклонения вектора намагниченности М от ОЛН о не превышал 5о (1).

Однако чувствительность этих магниттометров недостаточна.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является магнитометр, состоящий из генератора тока воз- . буждения, контура измерительного преобразователя, преобразователя высокочастотного напряжения на контуре в постоянное напряжения и выводного устройства. Сердечником катушки контура измерительного преобразователя служит анизотропная ферромагнитная пленочная среда. Поле катушки направлено вдоль ОТН, а измеряемое поле и поле смещения -. вдоль ОЛН пленки, Схема этого магнитометра построена следующим образом: генератор тока возбуждения через конденсатор связи подключен к контуру и мерительного преобразователя.

К этому же контуру подключен преобразователь высокочастотного напряжения на контуре в постоянное напряжение f23.

Однако в известном магнитометре те» ряется информация о знаке измеряемого поля, если работать без постоянного маг . нитного смещения, а при наличии магнит»

На фиг. 1 показана принципиарьная

30 электрическая схема устройства; на фиг. 2 - критическая кривая используемой в нем пленочной среды.

На этой схеме на транзисторе 1 собран кварцевый генератор тока возбужденияЗ5 представляющий собой емкостную трехточку. Кварцевый резонатор 2 включен между коллектором и базой транзистора . 1, В базовой цепи включены также конденсатор

3 и резистор 4. B коллекторной цепи, транзистора 1 включены дроссель 5 пита- ния и конденсатор 6 связи. Последовательно с конденсатором 6 связи включен параллельный колебательный измерительный контур из конденсатора 7 и катушки 8 инпуктивности. Обмотка 8 имеет тонкопленочный магниточувствительный сердечник

9 с осью легкого намагничивания 10. На пленочный сердечник 9 под углом 45 к осп легкого намагничивания 10 намотана обмотка 11 ориантации вектора намагниченности, зашунтированная диодом 12, Обмотка 11 подключена к выходу ключевого каскада иа транзисторе 13» Вход ключе« ного каскада через целитель из реэисто- 55 ров 14 и 15 подключен к выходу низко частотного генератора 16 коротких импульсов. К измерительному контуру под4

3 945 ного смещения появляется лсыижение чувствительности пленочного датчика.

Кроме того, при размагничивании пленочной среды сердечника чувствительность к измеряемому магнитному полю теряется вообще.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерения, Эта цель достигается тем, что в магнитометр, содержащий аниэотропный фер- i0 ромагнитный тонкоплзночный сердечник с напрайлзнием измеряемого поля и поля смещения вдо ь оси легкого намагничивания, а поля высокочастотного возбуждения и направления сьема информации - вдоль оси трудного намагничивания, кварцевый генератор тока возбуждения с колебательным измерительным контуром, ключ, дели. тель напряжения, низкочастотный генератор импульсов, а также преобразователь высокочастотного напряжения в постоянное напряжение, подключенный к выходу кварцевого генератора тока возбуждения введена намотанная на сердечник под углом N/4 к оси легкого намагничения катушка ориентации вектора намагниченности, зашунтированная диодом и подКлюченная через ключ к низкочастотному генератору импульсов.

835 4 калечен преобразсватель высокочастотного напряжения на контуре в постоянное на« пряжение. Этим преобразователем служит эмиттерный повторитель на транзисторе

17, в цепи эмиттера которого вклточен параллельный низкочастотный фильтр иэ резистора 18 и конденсатора 19, а необходимый режим по постоянному току обеспечивают последовательно вколоченные резистор 20 и диод 21. Параллельно диоду включен шунтирующий конденсатор 22.

Выход эмиттерного повторителя является выходом магнитометра.

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал с выхода транзистора 1 генератора тока возбуждения подается на делитель напряжения, составленный из посзэдовательно соединенных конденсатора в связи и измерительного коитуса, конденсатора 7 и катушки 8.

Собственная резонансная частота измерительного контура т4 с выбрана ниже частоты генератора тока возбуждения си,, поэтому сопротивление контура носит емкостной характер. При воздэйствии измеряемого магнитного поля на пленочную среду сердечника 9 вдоль ОЛН изменится инпуктивность контурной обмотки катушки

8, что приведет к изменению ы измерительного контура; Это вызывает измере-. ние емкостного сопротивлейия. контура, а соответственно и амплитудную модуляцию высокочастотного напряжения на контуре, соответствующую величине измеряе мого магнитного поля. С помощью rrpeo6разователя высокочаст9гного напряжения на контуре в постояннбе напряжение выделяется --низкочастотная огибающая на- пряжения на контуре, которая соответствует измеряемому магнитному полю. Обмотка 11 ориентации вектора намагниченности при подаче на нее коротких низкочастотных импульсов тока создает в пленочной среде сердечника 9 импульсы магнитного поля, показанного вектором

23 (фиг. 2). Магнитное поле этих импульсов ттаправлено под углом 45 к:

ОЛН пленочной среды сердечника 9 и имеет амплитуду, при которой вектор поля ориентаций пересекает критическую кривую 24 пленочной среды сердечника

9. Для такой величины поля возможно только одно положение вектора кама ниченности М. После окончания импульса ориентации вектор намагниченности . М всегда будет иметь строго определенное направжние 25, что соответствует не- изменному магнитному состоянию пле

2, Патент ФРГ М 1909435, кл. G 01 R 33 02, 1971.

5 . 046 ночной среды сердечника 9, Если в результате магнитной помехи вектор намагниченности М будет переключен или пленочная среда будет разбита на домены с произвольной ориентацией, то каждый последующий импульс ориентации вектора намагниченности М вернет пленочную среду в первоначальное состояние. Низкая частота повторения и малая длительность импульсов ориентации вектора намагничен-10 ности незначительно увеличивает постоянное напряжение на выходе магнитомера.

Это приращение напряжения является постоянным и может быть учтено при измерении постоянных или отфильтровано при измерении переменных. магнитных полей. Обмотка 11 может быть намотана вдоль ОЛН сердечника либо под углом к

ОЛН. В соответсжии с критической кривой 24 пленочной среды выбор угла на» 2î мотки обмотки 11, равным 45 по отношению к ОЛН, позволяет понизить ве» личину магнитного поля ориентации rio сравнению с направлением его вдоль ОЛН

Соответственно уменьшается амплитуда тог5 ка в обмотке ll. Импульсы тока в обмотке 11 задаются с помощью ключа, выпол-. ненного на транзисторе 13, на вход которого поступает сигнал импульсного генера тара 16. Шунтирующий обмотку 11 диод go

12 устраняет нежелательный выброс тока ,обратной полярности после окончания им пульса.

Схема магнитомера позволяет устранить вредные остаточные явления после

35. воздействия на пленочную среду сердечника магнитных полей любой интенсивности и направления.

Устранение остаточных явлений после воздействия на пленочную среду датчика 40 интенсивных магнитных полей в данном магнитометре достигается тем, что на пленочную среду датчика периодически по-, даются короткие импульсы ориентации вектора намагниченности, которые возвращают пленочную среду в исходное состояние.

Эти импульсы создаются намотанной на датчик обмоткой ориентации вектора намаг-. ниченности при подаче на нее. через ключе83Б 6 вой каскад сигнала от низкочастотного генератора коротких импульсов.

Средняя потребляемая энергия от источника питания на ориентацию вектора намагниченности составляет единицы МКВй, т.е. сохраняется микромощный режим работы магнитометрв.

Предлагаемый магнитометр в отличие от известного не меняет своих параметров после воздействия на него магнитных полей любой интенсивности и любого,напр авлен ия.

Ф ормула изобретения

М агнитометр, содержащий анизотропный ферромагнитный тонкопленочный сердечник с направлением измеряемого поля и поля смещены вдоль оси легкого намагничивания, а поля высокочастотного возбуж-дения и направления сьемв информациивдоль оси трудного намагничивания, кварцевый генератор тока возбуждения с колебательным измерительным контуром, ключ, делитель напряжения, ниэкочастот» ный генератор импульсов, а также преобразователь высокочастотного напряжения в постоянное напряженно, подключенный к выходу .кварцевого генератора тока возбуди дения, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности измерений в него вверена намотанная на сердечник под углом E/g к оси легкого намагничивания катушка ориентации вектора намагниченности, зашунтированная диодом и подключенная через ключ к низкочастотному генератору импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

<.3a6er G.Q,Тцвьеб Q,.3. А Eоччровег vna.qetonietei ппЮе- но идцсЫисе ча чаЫои ои Иди регвцЫо Ию.3ц -ощМ corporat ou ЭИепве and Space Group соиЫо6 Зи М; "ии еи1 .3)vision Pari. Pennsitvannia,)9)1.

048838

ФеаЕ

Составитеж Г. Змиевская

Редактор Л. Гратилло Техред Т.Маточка Корректер М. Шарощи

Заказ 5326/67 Тираж 717 Подписное

ЭНИИПИ Государственного каиитета СССР по делам изобретений и открытий

1ХЗОЗБ, Москва, S, Рщчпская наб., q. 4!5

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