Автоматический протонный тесламетр Советский патент 1977 года по МПК G01V3/00 

1

Изобретение нредназначено для использования в геофизической аппаратуре, в частности в магниторазведочной различного назначения.

Известен протонный тесламетр, в котором применен .метод автоматической настройки частоты сигнала ядерной прецессии 1.

Недостатком этого прибора является отсутствие системы фазовой автоподстройки частоты, что снижает помехоустойчивость.

Известен тесла1метр, содержащий последовательно соединенные генератор опроса, схеху И-НЕ, устройство памяти, дешифратор, ключи настройки, усилитель-форм-ирователь, па второй вход которого нагружен датчик, фазовый детектор, интегральную схему, делитель частоты, выход которого подсоединенко второму входу фазового детектора 2.

К недостаткам прототипа следует отнести отсутствие системы фазовой автоподстройки частоты, что снижает полюхоустойчивость.

Для повышения помехоустойчивости и расширения диапазона измеряемых магнитных полей в предлагаемый автоматический протонный тесламетр введены частотный детектор, компаратор, ключи настройки входного контура, смеситель и полосовой фильтр, причем частотный детектор включен между выходом усилителя-формирователя и одним извхоДО.В компаратора, второй вход которого соединен с одним из выходов устройства памяти, выход компаратора соединеп с одним из входов схемы И-НЕ, втором выход ycTpoiicTва памяти соединен с управляемым генератором, 8. смеситель и полосовоГ фильтр вкмючены последовательно между делителем частоты и управляемым генератором.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого тесламетра для измерения магнитного поля Земли.

Автоматический тесламетр содержит датчик 1, усилитель-формирователь 2, частотный

детектор 3, компаратор 4, схему И-НЕ 5, генератор опроса 6, устройство памяти 7, дешифратор 8, ключи настройки 9, фазовый детектор 10, интегрируюш,ую цепь 11, управляемый генератор 12, смеситель 13, опорный генератор 14, полосовой фильтр 15, формирователь 16, делитель частоты 17 и измерительную схему 18. Выход измерительной схемы является выходом устройства.

Сигнал ядерной прецессии из датчика 1

поступает на вход усилителя-формировате ля 2, входной контур которого образован индуктивностью датчика и емкостями настройки, нереключаемыми соответствующими ключами настройки 9 (система поляризации датчи

ка и устройство коммутации здесь не приведе

пы). При отсутствии сигнала на выходе усилителя-формирователя выходиые и;мпульсы геиератора опроса 6 проходят через схему И-НЕ 5 в устройство памяти 7. Устройство памяти 7 обеспечивает работу дешифратора 8, который, в свою очередь, управляет иереключением ключей пастройки 9. При появлении па выходе усилителя-формирователя 2 сигнала, что соответствует настроенному входному контуру на частоту сигнала прецессии, на выходе частотпого детектора 3 постояппое напряжение, зависящее от частоты входного сигнала, обеспечивает работу компаратора 4. Следует отметить, что па выходе компаратора 4 сигнал появляется лишь в том случае, если его частота лежит в диапазоне измеряемого магнитного поля Земли. Ограпичение частоты сигнала «сверху обеснечивается амплитудно-частотной характеристикой усилителя-формирователя 2, а ограничение «снизу - схемным решением компарато а 4. На вход компаратора 4 подается также сигнал коррекции с выхода устройства иамяти 7, обеспечивающий подстройку сигнала в любой точке диапазона. Сигнал частоты ядерной прецессии с выхода компаратора 4.«закрывает схему И-НЕ 5, и устройство памяти 7 обеспечи вает запоминание этого сигнала. Дешифратор 8, в зависимости от кода сигнала с выхода устройства памяти 7, оставляет подключенной определенную комбинацию ключей настройки 9. Появление сигнала на выходе усилителяформирователя 2 служит началом работы устройства ФАП. Фазовый детектор 10 сравнивает частоту сигнала ядерной прецессии с поделенной частотой преобразованного сигнала. Выходное напряжение фазового детектора в виде постояпного напряжения с выхода интегрирующей цепи 11 управляет частотой перестройки управляемого генератора 12. Частоту управляемого генератора 12 выбирают в диапазоне (3-5)Х10 Гц, что исключает применение переключателей и обеспечивает возможность перекрытия частотного диапазона управляемого генератора с помощью одного варикапа. Далее полосовой фильтр 15 выделяет разностную частоту управ.тяемого генератора и опорного генератора 14, получеппую на выходе смесителя 13. Диапазон частот, выделяемый полосовым фильтром 15, соответств -ет диапазону умноженной частоты ядерной прецессии. Частота, сформированная формирователем 16, делится в делителе частоты 17 и поступает на вход фазового детектора 10. Одновременно умноженная и сформированная частота сигиала ядерной прецессии поступает ла измерительную схему 18.

Несмотря па цикличность работы тесламетра при малых изменениях градиента магнитного поля настройка по системе ЧАП сохраняется устройством памяти 7, а происходит лишь перестройка системы ФАП. При больших изменениях градиента магнитного поля, а также при потере сигпала система ЧАП, кроме поиска сигнала, обесиечивает автоматическую перестройку управляемого генератора 12 до тех пор, пока не произойдет захват частоты системой ФАП.

Нспользова«ие предлагаемого автоматического тесламетра с системами ЧАП и ФАП, электрически связапными между собой, позволяет в связи с повышением помехоустойчивости и расширением диапазона измеряемых полей, применить его для измерения магнитного поля во всех райопах Земли. Приведенная структурная схема тесламетра может

быть реализована для любого вида протонного тесламетра (морского, пешеходного, аэро и т. п.), а также может быть использована и в квантовых тесламетрах, измеряющих в широком диапазоне слабые магнитпые поля.

Формула и 3 о б р е т е н и я

Автоматический протонный тесламетр, содержащий последовательно соединенные генератор опроса, схему И-НЕ, устройство памяти, дешифратор, ключи иастройки, усилитель-формирователь, на второй вход которого нагружен датчик, фазовый детектор, интегрирующую цепь, управляемый генератор, измерительную схему, делитель частоты, выход которого подсоединен ко второму входу фазового детектора, отличающийся тем, что, с целью повышепия помехоустойчивости и расширения диапазопа измеряемых .магнитных

полей, в него введены частотный детектор, компаратор, ключи пастройки входного контура, смеситель и полосовой фильтр, причем частотный детектор включен между выходом усилителя-формирователя и одним из входов

компаратора, второй вход которого соединен с одним из выходов устройства памяти, выход кОлМпаратора соединен с одним из входов схемы И-НЕ, второй выход устройства памяти соединен с управляемым генератором, а

смеситель и полосовой фильтр выключены последовательно между делителем частоты и управляемым генератором.

Нсточники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.- Сб. «Нсследоваиие космического прострапства, изд., «Наука, 1965, с. .606.

2. Сб. «Геофизическая аппаратура, изд. «Недра, 1974, г., вып. 54, стр. 36-39.

Вык