УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ И ЕГО ВАРИАЦИЙ Советский патент 1973 года по МПК G01V3/08 

1

Изобретение относится к области геофизики, а именно к устройствам для измерения магнитных полей при магнитных исследованиях и магниторазведке..

Известны квантовые магнитометры с электронными счетчиками, работающие по принципу счета числа периодов ларморовой прецессии за фиксированный промежуток времени. Основными узлами такого магнитометра являются магниточувствительный датчик (МЧД), частота выходного напряжения которого пропорциональна напряженности измеряемого магнитного поля, генератор эталонной частоты, формирователь времени счета, селектор и счетчик напряженности магнитного поля.

Однако известные магнитометры имеют малую чувствительность при небольшом быстродействии и не могут быть успешно использованы, например, при измерении вариаций магкитного поля Земли.

Цель изобретения - повышение чувствительности и одновременное увеличение быстродействия при измерении вариаций магнитного поля.

Цель достигается тем, что в предлагаемое устройство для измерения магнитного поля и его вариаций введены автоматический переключатель диапазона, датчик опорных частот, блок умножения вариации частоты, селектор

и счетчик вариации напрял енности магнитного поля. Эти узлы осуществляют умножение вариаций частоты МЧД (вариаций магнитного поля) в требЗемое число раз, что позволяет повысить одновременно чувствительность и быстродействие магнитометра.

Иа фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема блока умножения вариаций частоты.

Магниточувствительный датчик 1 (МЧД) соединен с входом основного селектора 2 и входом блока 3 умножения вариаций частоты. На другой вход основного селектора поступают сигналы с выхода формирователя 4 времени счета, на вход которого подаются сигналы с эталонного генератора 5. На выходе селектора 2 включен счетчик 6 напряженности магнитного поля.

Автоматический переключатель 7 диапазонов включен на выходе датчика 8 опорных частот и соединен с входами блока умножения вариаций частоты. Выход блока умножения вариаций частоты соединен с одним входом дополнительного селектора Я на другой вход которого подаются сигналы с формирователя времени счета. Выход дополнительного селектора 9 соединен со счетчиком 10 вариаций магнитного поля.

Блок 3 умножения вариаций частоты состоит из нескольких последовательно включенных одинаковых ячеек // умножения вариаций частоты (фиг. 2), каждая из которых в свою очередь содержит последовательно включенные смеситель 12, полосовой фильтр 13, умножитель 14 частоты и выходной смеситель 15. Автоматический переключатель 7 диапазонов включает в себя дешифратор 16 состояния и коммутатор 17.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал от МЧД поступает на один вход селектора 2, на второй вход которого поступает сигнал строго определенной длительности с формирователя 4 времени счета, сформированный из определенного числа периодов эталонной частоты, поступающей с выхода генератора эталонной частоты. Сигнал от МЧД проходит через селектор 2 на вход счетчика 6 напряженности магнитного поля в течение заданного временного интервала, по окончании которого в счетчике записан код, соответствующий напряженности магнитного поля. Сигнал от МЧД поступает также на вход блока умножения варнаций частоты, который содержит несколько последовательно соединенных ячеек //.

На один вход смесителя 12 этих ячеек поступает сигнал от МЧД или от предыдущей ячейки, а на второй вход - одна из опорных частот от датчика 8 опорных частот, выбираемая автоматическим переключателем 7.

Дещифратор 16 состояния в соответствии с кодом числа, записанного в счетчике 6, управляет коммутатором 17, в результате чего на входы смесителей 12 подаются такие опорные частоты, что суммарная (разностная) частота на выходе смесителя 12 попадает в полосу прозрачности фильтра 13. Выделенная фильтром частота умножается в некоторое число раз умнол ителем 14.

Спектр вариаций частоты на выходе умножителя переносится смесителем 15 в область рабочих частот МЧД. Изменение состояния коммутатора производится в каждом цикле измерения по окончании времени счета, задаваемого селектором 2.

Сигнал с выхода блока умножения вариации частоты поступает на один вход селектора 9, на второй вход которого подаются импульсы эталонной длительности от формирователя 4 времени счета. Длительность этих импульсов выбирают малой по сравнению с временем счета первого селектора 2, что позволяет получить достаточное быстродействие при высокой чувствительности, определяемой

в конечном счете коэффициентом умножения блока умножения вариаций частоты.

С выхода селектора 9 сигнал поступает на счетчик вариаций магнитного поля, в котором по окончании времени счета фиксируется некоторое число. Разность чисел, полученных в результате двух последовательных измерений, равна изменению магнитного поля за промежуток времени между измерениями.

Предмет изобретения

Устройство для измерения магнитного поля и его варнаций, содержащее квантовой магниточувствительный датчик, селектор, эталонный генератор, формирователь времени счета, счетчик вариаций напряженности магнитного поля, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности и ускорения процесса

измерений, в него введен состоящий из последовательно соединенных ячеек, каждая из которых содержит смеситель, фильтр, умножитель и выходной смеситель, блок умножения вариаций частоты, один вход которого нодключен к магниточувствительному датчику, а другие входы соединены с датчиком опорных частот через автоматический переключатель диапазонов, управляющие входы которого соединены со счетчиком варнаций напряженности

магнитного поля, выход блока умножения вариаций частоты соединен с дополнительным селектором, один из входов которого соединен с формирователем времени счета, а на выходе дополнительного селектора включен счетчик

вариаций нанряженностн магнитного поля.

II Цифровой Выход

-j j могмитометра