КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР Советский патент 1972 года по МПК G01V3/14 

Изобретение относится к области измерительной техники, предназначенной для выполнения магниторааведочных работ или записи долгопериодных вариаций магнитного поля с представлением информации в графическом виде.

Известны квантовые магнитометры, измерительная часть которых построена по принципу электронно-счетных частотомеров, регистрирующих число периодов частоты прецессии за определенный промежуток времени. Для графической записи результатов измерения, в них, как правило, применяются цифро-аналоговые преобразователи, включающие в себя кроме частотомера и аналогового регистратора ключевую схему и сумматор, формирующие электрический сигнал, напряжение или ток которого пропорциональны состоянию счетных декад.

Наличие ключевой и суммирующей схемы - это существенный недостаток цифро-аналоговых преобразователей, так как из-за нестабильности параметров эти схемы являются источниками погрешностей, что приводит к нестабильности .нуль-пункта прибора. Кроме того, аналоговые самописцы не могут работать в условиях сильной тряски подвижной платформы, с которой ведется измерение магнитного поля.

регистрации поля, упрощения схемы и конструкции прибора шкала развертки регистратора магнитометра квантуется с помощью синхродиска, жестко связанного с приводом

развертывающего устройства, на равные интервалы, соответствующие разрешающей способности младшего разряда частотомера, число которых равно объему памяти опрашиваемой части счетчика. Последняя, вход которой

соединен с выходом генератора имлульсов, зо время .цикла регистрации исполняет роль нульоргана,, управляющего отработкой механизма заниси по моменту переполнения или совпадения показаний опрашиваемого счетчика.

Для повышения наглядности изображения графика при регистрации поля, флуктуирующего вблизи одного края шкалы, в развертывающем устройстве введен дополнительный гребень, сдвинутый относительно первого так,

что если запись от первого смещается к краю шкалы, запись от второго выходит в среднюю ее часть.

На чертеже дана блок-схема предлагаемого магнитометра с автоматическим построителем

графика в точечном виде.

Сигнал радиооптического резонанса в виде частоты, пропорциональной измеряемому магнитному полю, с квантового датчика / подается на электронный ключ 2. Последний стробивателя 3 временного интервала, длительность которого задается при помощи высокостабильного кварцевого генератора и делительной линейки. В момент действия стробирующзго импульса импульсы частоты Ларморовской прецесси с квантового датчика поступают на электронный счетчик 4, где запоминаются после окончания времени счета. Счетчик 4 при помощи электронного ключа 5 подклю1чен к схеме 6 управления печатью дискретно-аналогового регистратора 7. Регистрирующая часть магнитометра состоит из механического развертывающего устройства - бара&аиа 8 с развертывающими гребнями с печатающим механизмом 9. Ьарабан приводится во вращение с помощью электромотора Ю с редуктором 11. Протяжка бумаги осуществляется или от электромотора lo через специальный редуктор 12 или от масштабного редуктора 13, связанного с наземной движущейся платформой через муфту сцепления 14. На одном валу с развертывающим барабаном 8 установлены синхродиски генераторов 15-17 импульсов сравнения и генераторов 18-20 тактовых импульсов. Таким образом. осуществляется жесткая синхронизация тактовых импульсов и импульсов сравнения с движением механической развертки. Выход генератора 20 подключен к сбросевой шине формирователя 3 времени и электронного счетчика 4, а выход генератора 17- .ко входу счетчика 4. После окончания времени счета электронный ключ 2 закрывается. Одновременно с этим открывается ключ 5, а на вход электронного счетчика 4 начинают поступать импульсы сравнения с генератора 17, количество которых за полный цикл развертки равно объему памяти опрашиваемой части счетчика. Например, при опросе двух последних декад количество прорезей на синхродиске для формирования импульсов сравнения равно 100. Импульс переполнения счетчика поступает на схему 6 управления печатью, где формируется мощный импульс для приведения в действие ударного механизма. В месте встречи развертывающего гребня и ударного механизма на бумаге печатается точка, несущая информацию о заполнении счетчика. Магнитометр работает следующим образом. При пуске электромотора 10 генератор 20 приводит формирователь 3 и электронный счетчик 4 в исходное (нулевое) состояние. После подачи импульса сброса в формирователе 5 формируется заданный временной интервал, на время которого открывается элгктронный ключ 2, пропускающий на вход счетчика 4 частоту сигнала, генерируемого в, датчике /. Во время счета электронный ключ 5 заперт. Время измерения частоты сигнала и скорость вращения синхродисков подобраны так, что цикл измерения завершается до начала работы генераторов 15-17 за счет сдвига во времени тактового импульса и первого имлульса сравнения. После завершения счета запирается ключ 2 и на вход счетчика 4 поступают импульсы сравнения от генератора 17. При наполнении опрашиваемой части счетчика до полного о бъема его памяти на его выходе появляется импульс переполнения, который через открытый электронный ключ 5 поступает на схему управления печатью 6 и дает команду для обработки ударнику печатающего механизма. Положение точки, появляющейся на бумаге при встрече ударного механизма и развертывающего гребня, пропорционально показанию электронного счетчика, фиксирующего напряженность магнитного поля. При дальнейшем вращении вала развертывающего устройства циклы счета и регистрации повторяются и на движущейся бумажной ленте фиксируется дискретный график изменения ;у агнитного поля. Приборы, построенные по такой блок-схеме отличаются устойчивостью работы в тряске и с одинаковым успехом могут использоваться как для работы с подвижных платформ, так и в качестве магнитовариационных станций, в первом случае движение бумажной ленты синхронизируется при помощи масштабного редуктора с расстоянием, пройденным движущейся платформой, а во втором--со временем. Предмет изобретения Квантовый магнитометр, содержащий маг«иточувствительный элемент на принципе оптической накачки, датчик сигнала, электронно-счетный частотомер и автоматический построитель графиков с механическим развертывающим устройством, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности регистрации, в него введен генератор импульсов, выполненный в виде синхродиска, жестко связанного с приводом развертывающего устройства и равномерно квантующего шкалу регистратора на интервалы, цена которых соответствует разрешающей способности младшего разряда, а количество - равно объему спрашиваемого счетчика, соединенного с выходом генератора импульсов и исполняющего во время цикла регистрации роль нульоргана, управляющего отработкой механизма записи по моменту переполнения или совпадения показаний опрашиваемого счетчика.