СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ЯДЕРНЫМИ ПРЕЦЕССИОННЫМИ МАГНИТОМЕТРАМИ Советский патент 1964 года по МПК G01V3/14 G01R33/24 

Известные способы измерения магнитных полей ядерными прецессионными магнитометрами, при которых процессы поляризации ядер водорода рабочего вещества датчика к измерение сигнала свободной прецессии производятся последовательно во времени, не позволяют производить более двух измерений в секунду.

Предлагаемый способ отличается тем, что процесс поляризации ядер водорода рабочего вещества датчика совмещают во времени с процессом измерения путем создания неравновесной намагниченности в плоскости, перпендикулярной измеряемому полю с помощью поворачивающих импульсов малой длительности вспомогательного магнитного поля. В результате увеличиваются скорость и точность измерений, улучщается отнощение сигнал - щум.

Циклический характер работы магнитометра по предложенному способу графически представлен на фиг. 1 и 2.

Каждый рабочий цикл Гр 7ц-{-Г - Гв, где Тц - время измерения и поляризации, в течение которого происходит динамическая поляризация ядер водорода рабочего вещества датчика и одновременно производится измерение сигнала свободной прецессии;

ченности h(t) в плоскости, перпендикулярной

-v измеряемому полю HQ, путем поворота на

угол -составляющей М. и одновременное

UI

«разрущение неуспевщей затухнуть до нуля прецессирующей составляющей

Т g- время, в течение которого происходит неадиабатическое выключение вспомогательного поворачивающего импульса магнитного поля h(t) и затухает нестационарный процесс, вызванный этим выключением.

Для несинхронного режима работы магнитометра форма поворачивающего импульса

вспомогательного магнитного поля h(t, как показано на фиг. 1, может быть выбрана близкой к треугольной так, чтобы за время поворота Г„ вектора ядерной намагниченности М

на угол- характер изменения результирую2

щего поля H(t)H(t + h(t был адиабатическим, а за время выключения поворачивающего поля Т g неадиабатическим. В этом случае ядерная намагниченность М непрерывно еле у

дует за результирующим полем H(t), не «отрываясь от него, а прецессирующая компонента М..у, оставаясь в плоскости, перпендиствие сильной неоднородности последнего (з пределах образца) быстро расходится в веер и в дальнейших процессах не участвзет. При выключении поля h{t) повернутая на

угол - ядерная намагниченность М. «отрыБается от результирующего поля Я(0 и переходит в неравновесную намагниченность

, которая начинает прецессировать вокруг

ху

поля НQ. Поле /г(/) за время выключения 1 практически падает до нуля.

С выключением поворачивающего поля Л(/) одновременно начинаются два процесса: 1) прецессия М вокруг измеряемого поля HO ; 2) появление новой коАшоненты результате динамической поляризации ядер в высокочастотном поле.

К моменту прихода следующего поворачивающего импульса амплитуда /И, уменьщается до минимума (,) ,-, а составляющая М возрастает до максимума (М.,) „.. Очередной поворачивающий импульс снова создает начальную неравновесную намагниченность (Af) „„ и «разрущает (М,) . Далее все процессы повторяются.

Для синхронного режима магнитометра форма поворачивающих импульсов h(t} может быть выбрана близкой к прямоугольной (неадиабатическое включение и выключение). Амплитуда их . не менее, чем в 10 раз превыщает величину измеряемого поля Я, а длительность Г„ равна четверти периода свободной прецессии в результирующем поле

Hf - V .r За ВреМЯ ДеЙСТВИЯ

поворачивающего импульса с такими параметрами составляющие (М,) и (УИ) „ одновременно поворачиваются вокруг оси У, совпадающей с направлением h(t), на

угол-, в результате чего (М J перехо i

а (М) „te в (MJ „г

дит в (M )

Совпадение () „1„ с направлением измеряемого переменного поля Нд (при положительной динамической поляризации) после каждого поворота достигается тем, что блок синхронизации магнитометра обеспечивает подачу каждого очередного импульса h(t) строго в тот момент времени, когда прецессирующая ядерная намагниченность М,у на-

правлена по оси ОХ, перпендикулярной HQ и

h{t) (см. фиг. 2).

Предложенный способ измерения магнитных полей осуществляется с помощью ядерного прецессионного магнитометра с совмещенными процессами поляризации ядер водорода и

измерения во времени.

Предмет изобретения

Способ измерения магнитных полей ядерными прецессионными магнитометрами, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости и точности измерений, совмещают процессы поляризации ядер водорода рабочего вещества датчика магнитометра и измерения во времени путем создания неравновесной намагниченности в плоскости, перпендикулярной измеряемому полю, с помощью поворачивающих импульсов малой длительности вспомогательного магнитного поля,