Магнитометр Советский патент 1984 года по МПК G01R33/02 

11 Изобретение относится к технике магнитных измерений и может быть использовано при анализе слабых магнит ных полей (О,1-100 нТл). Наиболее близким к изобретению по технической сущностиявляется маг нитометр, содержащий генератор возбуждения, конденсатор связи, измерительный контур с тонкопленочным магниточувствительным сердечником и амплитудный детектор DJ. Уровень полезного сигнала в известном магнитометре обусловлен эффективностью воздействия измеряемого магнитного поля на амплитуду напряжения на контуре. Эта эффективность определяется добротностью измерительного контура и крутизной зависимости магнитной проницаемости пленочного сердечника от измеряемого магнитного поля. Величина этих параметров ограничена и определяет уровень полезного сигнала на выходе магнитометра, а соответственно и его коэффициент преобразования, определяемый как К Д ЕBbix/Д Н g,j(. Б различ ных областях науки и техники требуют .ся измерения магнитных полей в диапа зоне 0,1-100 нТл. Для этой цели наиболее пригодны магнитометры, подобные известному устройству, но имеющи более высокий коэффициент преобразования К„.. Целью изобретения является увеличение коэффициента преобразования магнитометра. Эта цель достигается тем, что в магнитометр, содержащий кварцевый генератор возбуждения, через конденсатор связи соединенный с измеритель ным контуром с тонкопленочным магнит чувствительным сердечником, и амплитудный детектор, введен включенный между измерительным контуром и ампли тудньш детектором умножитель глубины амплитудной модуляции, состоящий из одностороннего ограничителя, конденсатора связи я параллельного колебательного контура, ограничител выполнен на двух последовательно включенных между шинами питания поле вых транзисторах разного типа проводимости с изолированным затвором, затворы транзисторов подключены к измерительному контуру, а стоки соединены друг с другом и через конденсатор связи подключены к параллельНому колебательному контуру, настрое 6 ному на частоту возбуждения, к которому подключен амплитудный детектор. На чертеже показана принципиальная электрическая схема устройства. Кварцевый генератор возбуждения выполнен по схеме емкостная трехточка на транзисторе 1. Кварцевый резонатор 2 включен между коллектором и базой транзистора 1. База транзистора через резистор 3 подключена к источнику питания и через конденсатор 4 к земле. Коллектор транзистора 1 через дроссель 5 подключен к источнику питания,-а через конденсатор 6 связи к измерительному контуру, состоящему из катушки 7 индуктивности, конденсатора 8 и затворам полевых транзисторов 9 и 10 умножителя глубины амплитудной модуляции. Катушка 7 измерительного контур снабжена тонкопленочным магниточувстБительным сердечником 11, ось легкого намагничивания которого показана стрелкой 12, и включенного параллельно катушке конденсатора 8. Стоки транзисторов 9 и 10 подключены друг к другу и через конденсатор 13 связи к параллельному колебательному контуру, который состоит из катушки 14 индуктивности и конденсатора 15, К этому же выводу контура подключен амплитудный детектор, в качестве которого используется эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе 16. ПроТИВОПОЛОЖНЫЙ вывод контура подключен к опорному диоду 17, зашунтированному конденсатором 18. Диод 17 в прямом направлении через резистор 19 подключен к источнику питания. Б цепи эмиттера транзистора 16 включен параллельный фильтр низкой частоты из резистора 20 и конденсатора 21, с которого снимается полезный сигнал. Устройство работает следующим обрАзом. Кварцевыт генератор возбуждения через конденсатор в связи подает напряжение на измерительный контур, который расстроен по отношению к частоте подаваемого на него сигнала. Расстройка измерительного контура при отсутствии измеряемого магнитного поля выбирается такой величины, чтобы частота напряжения возбуждения приходилась на верхнюю границу полосы пропускания. Благодаря этому измерительный контур для напряжения воз31буждения имеет емкостное сопротивление. Измеряемое магнитное поле, направ ленное вдоль оси легкого намагничивания сердечника 11, вызывает изменение индуктивности катушки 7, а соответственно и собственной резонансной частоты измерительного контура. При этом по закону измеряемого магнитного поля происходит изменение емкостногь сопротивления измерительного контура, а соответственно и высокочастотного напряжения на нем. Напряжение, снимаемое с измерительного контура, подается на ограничитель умножителя амплитудной модуляци Ограничитель умножителя амплитудной модуляции пропускает верхнюю часть полуволн приходящего сигнала. При этом в спектре выходного- сигнала огФаничителя умножителя амплитудной модуляции появляется высокочастотная составляющая напряжения возбуждения с умноженной глубиной амплитудной модуляции. Напряжение возбуждения с умноженной глубиной лмплитудной модуляции 96 снимается с выхода ограничителя умножителя амплитудной модуляции, передается через конденсатор 13 связи и выделяется с помощью параллельного колебательного контура из катушки 14 индуктивности и конденсатора 15, настроенного на частоту возбуждения. Напряжение, приложенное к контуру, детектируется и подается на выход схемы. Умножение глубины модуляции происходит потому, что благодаря одностороннему ограничению уменьшается знаменатель VQ в формуле глубины амплитудной модуляции m - в то вpe ; как числитель iV/ остается неизменным (Vo- амплитуда напряжения возбуждения на выходе ограничителя при отсутстВИИ измеряемого поля; fiV - приращение амплитуды напряжения возбуждения под действием измеряемого поля). В результате введения умножителя глубины амплитудной модуляции в предлагаемом магнитометре по сравнению с известным коэффициент преобразования увеличивается в 10-15 раз.

МАГНИТОМЕТР,, содержащий кварцевый генератор возбуждения, через конденсатор связи соединенный с измерительным контуром с тонкопленочным магниточувствйтельным сердечником, и амплитудный детектор, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента преобразования, в него введен включенный между измерительным контуром и амплитудным детектором умножитель глубины амплитудной модуляции, состоящий из одностороннего ограничителя, конденсатора связи и параллельного колебательного контура, причем ограничитель выполнен на двух последовательно включенных между шинами питания полевых транзисторах разного типа проводимости с изолированным затвором, затворы транзисторов -подключены к измерительному контуру, а стоки соединены друг с другом и через конденсатор связи подключены к параллельному колебательному контуру, настроенному на частоту возбуждения, к которому под(0 ключен амплитудный детектор.