Протонный магнитометр Советский патент 1984 года по МПК G01R33/08 

Изобретение относится к устройствам для магнитных измерений и преднаначено для исследования слабых аномалий магнитного поля Земли в пределах (0,2-0,7)10 нТл в условиях скважин

Известен протонный магнитометр, состоящий из датчика, усилителя-ограничителя, фазового детекчора, фильтра низких частот, управляемого генератора, делителя, триггера, регулятора величины тока в датчике, индикатора окончания тока в датчике, схемы включения тока поляризации и командного устройства СО«

Недостаток данного устройства отсутствие надежной синхронизации умножителя во всем диапазоне измеряемых полей, что обусловлено неточной ручной регулировкой момента начала сигнала прецессии, а также, отсутствя«ем возможности получения большого коэффициента умножения (1000 и бо- . лее) вследствие неопределенности момента появления сигнала. Последнее относится к верхней части диапазона измеряемых полей из-за экспоненциальности переходного процесса включения тока поляризации, что не позволяет осуществлять синхронизацию умножителя с точностью до единиц градусов, которая необходима при коэффициенте умножения 1000 и более и отсчетной точности прибора 0,1 нТл при цикле измерения 0,25 с и менее

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее датчик, усилитель-ограничитель, умножитель частоты, в состав которого входят фазовый детектор, устройство управления . частотой генератора, управляемый генератор, делитель частоты, счетчик формирователь тока поляризации, командный блок и блок управления делителем, причем один из входов блока управления делителем соединен с выходом усилителя-ограничителя, а другой вход - с одним из выходов командного блока, а выход - с одним из входов делителя частоты 123Недостатком известного устройства является то, что синхронизация момента включения управляемого генератора осуществляется через определенное время (не менее 2-3 «с). Схема, используемая з устройстве-прототипе, не позволяет выполнить в синхронизацию, если диапазон изменения частот достигает 1000 Гц. Сокращение времени вхождения в синхронизацию при малом отношении сигнал/шум с применением малоинерционных систем увеличивает погрешность измерений вследствие того, что напряжение, вьфабатываемое схемой для управления генератором, зависит не только от частоты сигнала прецессии, но и от напряжения импульсных помех.

Цель изобретения - повьш1ение Точности и быстродействия измерений путем исключения времени вхождения в синхронизацию управляемого генератора с сигналом прецессии.

Поставленная цель достигаетс.я тем, что в протонный магнитометр, содержащий последовательно соединенные командный блок, блок тока поляризации, датчик, усилитель-ограничител и умножитель частоты, состоящий из фазового детектора и последовательно соединенных блока управления частотой генератора, управляемого генератора и делителя частоты, выход Которого подключен к второму входу фазового детектора, счетчик, первый вход которого подключен к первому выходу управляемого генератора, а второй вход - к второму выходу командного блока, снабжен блоком управления умножителем, вход которого соединен с третьим выходом командного блока, .первый выход соединен с вторым входом делителя частоты, второй выход - с вторым входом блока управления частотой генератора, третий выход подключен к второму входу управляемого генератора, а выход усилителя-ограничителя соединен с входом командного блока.

На чертеже представлена функциональная схема магнитометра.

Магнитометр содержит датчик 1, усилитель-ограничитель 2, вход которого соединен с выходом датчика, умножитель 3 частоты, в состав которог входят фазовый детектор 4, первый вход которого соединен с усилителемограничителем 2, блок 5 управления частотой генератора, первый вход которого соединен с выходом фазового детектора, управляемый генератор 6, первый вход которого соединен с выходом блока 5 управления частотой генератора 8 и делитель 7 частоты, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора 4, а первый вход - с .втррым выходом управляемого генератора б, счетчик В, вход которого соединен с первым выходом управляемого генератора 6, блок 9 управления умножителем, первый выход кото рого соединен с вторым входом делите ля частот 7, второй выход - с вторы входом блока 5 управления частотой генератора, а третий выход - с вторы входом управляемого генератора 6, командный блок 10, второй выход кото рого соединен с вторым входом счетчи ка 8, третий выход - с входом блока 9 управления умножителем, а также блок 11 тока поляризации, вход которого соединен с первым выходом командного блока 10, а выход - с входо датчика 1. Предлагаемый магнитометр работает следующим образом. Команда Поляризация, задаваемая командным блоком 10, поступает на блок 11 тока поляризации, который формирует сигнал поляризации на датч ке 1 . В момент окончания поляризации с командного блока 10 на счетчик 8 и блок 9 управления умножителем поступает команда Старт, а в схеме усилителя-ограничителя 2 формируется импульс задержки -здд При команде Старт с блока 9 управления умножи елем подается импульс управления на управляемый генератрр 6, который приводит генератор в состояние, обес печивающее в следующем Ракте генерацию в фазе, совпадающей с фазой приходящего сигнала прецессии, и импуль управления на делитель 7 частоты, устанавливающий его в исходное состояние. По окончании переходных процессов через время, равное на выходе усилителя-ограничителя 2 устанавливается сигнал прецессии и магнитометр готов к началу подстройки и счета. Первый после окончания импульса jitA положительный фронт сигнала прецессии формирует импульс Начало подстройки и счета, подаваемый с командного блока 10 на блок 9 управления умножителем. Последний запускает управляемый генератор 6 синфазно с сигналом прецессии. Сигнал с управляемого генератора 6 поступает на делитель 7 частоты, фазовый детектор 4 и блок 5 управления частотой генератора, формирующие напряжение управления генератором 6.При зтом в блоке 5 управления частотой генератора сохраняется напряжение, соответствующее частоте сигнала прецессии предьщущего цикла измерений. В процессе счета блок 5 управления частотой генератора выполняет роль активного управляющего элемента. Таким образом, к моменту счета разность фаз между частотой управляемого генератора 6 и сигналом прецессии равна нулю, а частота управляемого генератора 6 равна частоте предьщущего taKTa измерений, в результате чего нет необходимости в дополнительном времени для вхождения в синхронизацию. Время подстройки ) и счета (tpyeTo) Формируются командным блоком 10 ТПОАСТ определяется величиной отношения сигнал/ - задаваемой точностью измерений. Целесообразно, чтобы подстр счетй- В момент окончания импульса 1 поАстр с командного блока через блок 9 управления умножителем на блок S управления частотой генератора поступает команда Конец подстройки, после которой блок 5 управления частотой генератора запоминает напряжение, управляющее частотой генератора 6 в соответствии с частотой сигнала прецессии прошедшего такта измерений. По окончании счета процесс продолжается. Предлагаемое техническое решение позволяет независимо от частоты и фазы сигнала прецессии исключить время вхождения в синхронизацию сигнала прецессии с управляемым генератором и обеспечить режим работы, при котором Ссцетю поАстр. что обеспечивает измерения в йшроком диапазоне частот непосредственно по окончании af, , когда отношение сигнал/шум максимально, т.е. повь сить точность и быстродействие измерений.

ПРОТОННЫЙ МАГНИТОМЕТР, содержащий последовательно соеди1 нные командный блок, блок тока поляризации, датчик, усилитель-ограничитель и умножитель частоты, состоящий из фазового детектора и последовательно соединенных блока управления частотой генератора, управляемого генератора и делителя частоты, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, счетчик, первый вход которого подключен к первому выходу управляемого генератора, а второй .вход - к второму выходу командного блока, отл ичающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, магнитометр снабжен блоком управления умножителем, вход которого соединен с третьим выходом командного блока, первый выход соединен с вторьи входом делителя частоты, второй выход - с вторым вхог дом блока управления частотой генератора, третий выход подключен к второko му входу управляемого генератора, а выход усилителя-ограничителя соединен с входом командного блока. 00 CD Is9 UJ