УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВАРИАЦИЙ МАГНИТНОГО Советский патент 1973 года по МПК G01V3/08 

1,

Изобретение относится к области геофиЗйки и может быть использовано для измерения магнитных полей, при магнитных исследованиях и магниторазведке.

Известен квантовый -BapnoMetp, состоящий из магниточувствительного датчика (МЧД), генератора эталонной частоты, формирователя времени счета и селектора со счетчиком.

Частота .процессии в течение времени счета поступает через селектор на вход сЧетчика импульсов. При соответствующем выборе длительности времени счета число иадлульсов, зафиксированное счетчиком, равно напряженности магнитного поля в Данный момент времени и может быть выражено непосредственно в единицах измерения напряженности магнитного, поля.

Разрешающая способность таких устройств Прямо пропорциональна времени счета. Повыщени1е разрещающей способности ведет к снижению быстродействия и Н1аоборот. Это особенно нежелательно при исследованиях короткопериодных вариаций магнитного поля, так как известно, что амплитуда вариаций быстро уменьшается с уменьшением их периода.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности квантового вариометра ари одновременном увеличении его быстродействия.

В предлагаемом устройстве Для измерения вариаций магнитного поля (вариометре) цель достигается путем разнесения во времени процессов выделения вариаций и их измерения за счет дополнительного интегратора, включенного на выходе селектора и управляющего процессом поступления импульсов эталонного генератора яа вход счетчика вариаций.

Па фиг. 1 показана блок-схема вариометра; на фиг. 2 при1ведены эпюры сигналов в различных точках схемы.

Устройство состоит из интегратора / вариаций, формирователя 2 времени счета и селектора 3, один: вход которого соединен с генератором 4 эталонной частоты, а на выходе включен счетчик 5 вариаций. Интегратор вариаций соединен либо с источником топорного напряжения, либо с выходом HiHTerpatopa 7 периода коммутатором 8, который управляется селектором 9 временных интервалов. Входы селектора временных интервалов соединены в свою очередь с выходами магниточувствительного датчика 10 и формирователя /7 времени измерения.

Работает устройство следующим образом. Выходной сигнал отМЧД 10 в виде последовательности импульсов частоты, пропорциональной напряженности магнитного поля

в исследуемой точке, поступает на вход селектора 9 временных интервалов, на второй вход которого подается сигйал с формирователя // времени измерения. Длительность сигнала формирователя задает время измерения. Формирователь времени измерения преобразует сигн1алы от генератора эталонной частоты, формируя из них И1млульсы определенной длительности. Выделенные селектором временных интервалов интервалы времени ti и 4 (фиг. 2, а) поступают на управляюил,ий вход коммутатора 8 напряжений, который в эти интервалы iBpeMeHH подключает источник 6 опорного вапряжения к входу интегратора вариаций. Таким образом на выходе интегратора вариаций за время измерения Гцзм- (фиг. 2,6) формируется напряжение t/o-(ii + a) Lo - опорное напряжение, Тв - постоянная времени интегратора вариаций. На выходе интегратора 7 периода за время измерения Гпзм формируется напряжение гУр-г т - усредненное значение периода сигнала от МЧД за время измерения, интегратора времени тг - лостоянвая периода. По окончании времени измерения вход интегратора периода отключается, а на вход интегратора вариаций при помощи: коммутатора 8 напряжений подключается выходное напряжение интегратора лериода. Интегрирование налряжения UT происходит до тех пор, пока напряжение на выходе интеграто4,iU .. llVJiVCt llClii L/yi-rii.iiiri - 11 ci iJu yvk- t,- Jii.ii.iv-i.KtAJpa .вариаций не станет равным нулю. Следоt f вательно. и. где tx - время интегрирования. Совместное решение уравнений (1), (2) (3) дает . Считая, что частота генерации МЧД меняется со временем пропорционально вариациям магнитного поля, для двух соседних измерений можно записать Д (1) (3) где Д - изменение суммы i+4 за время меледу двумя измерениями; - изменение времени интегри1роваПереходя от временных интервалов к частоте в формуле (4), моладо получить А ПД/ТИЗМ-ТГ.(5) Таким образом, формула (5) .показывает, что длительность временного интервала прямо пропорциональна изменению частоты на выходе МЧД, т. е. вариации магнитного поля. Этот временный интервал выделяется формирователем 2 времени счета в подается на селектор 3, управляющий поступлением (фиг. 2, б) импульсов генератора этаЛОБНОЙ частоты ва вход счетчика 5 вариаций. Число N, зафиксированное на счетчике, равно уу...т-., Д. где АЯ - вариация магнитного поля, /о - эталонная частота, б - разрешающая способность. Время измерения равно Л. Д/./о-Ту-.З А гиромагнитное отношение, , сравнению с обычны1ми методами может быть умевьщено е о-тт раз при сохранении той же разрещающей способности. Предмет изобретения Устройство для измерения вариаций магнитного поля, содержащее магниточувствнтельный датчик, генератор эталонной часто( ты, формирователь времени счета, селектор, источник олорного напряжения, коммутатор напряжения и счетчик вариаций, отличающееся тем, что, с щелью увеличения разрешающей способности и быстродействия, в н:его введены интегратор вариаций, формирователь времени измерения, селектор временных интервалов И1 интегратор периода, причем вход интегратора вариаций соединен с источником опорного налряжения и интегратором периода через коммутатор напряжений, управляющий вход которого через селектор временных интервалов соединен с магни« точувствительным датчиком и формирователем времени измерения, а счетчик вариаций подключен к генератору эталонной частоты через селектор, управляемый формирователем времени счета.

.

.

..

шшш шаушм|,

. i

.