Магнитометр Советский патент 1977 года по МПК G01R33/00 

1

Изобретение касается магнитных измерений и может быть использовано в качестве высокочувствительного и точного магнитометра в геофизике, геологии, для обнаружения ферромагнитных тел и т. п.

Известны магнитометры, состоящие из вращающегося трансформатора, в котором на одном валу вместе с измерительной рамкой укреплена первичная обмотка вращающегося трансформатора, соединенная последовательно с рамкой. С этой обмоткой индуктивно связана вторичная обмотка вращающегося трансформатора. Ири вращении рамки в измеряемом магнитном поле на ее зажимах образуется ЭДС, которая создает в первичной обмотке переменный ток, трансформируемый во вторичную обмотку, что и обеспечивает бесконтактный съем полезного сигнала 1. Однако такие магнитометры имеют низкую чувствительность.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности.

Эта цель достигается тем, что магнитометр, содержащий измерительную рамку, укрепленную на валу, связанном с электромотором, и неподвижную катущку, снабжен параметрическим конденсатором связи, выполненным в виде двух групп укрепленных на валу подвижных пластин, подключенных к выводам измерительной рамки и двух групп неподвижных пластин, подключенных к выводам неподвил ной катущки.

На фиг. 1 представлена структурная конструктивная схема магнитометра; на фиг. 2 - его электрическая схема.

Магнитометр содержит измерительную рамку 1, которая вместе с резонансным конденсатором 2 укреплена на валу 3. Выводы рамки присоединены к двум изолированным системам подвил :ных пластин 4, таклсе укрепленных на валу 3 с помощью изолирующих втулок.

В зазоры между подвижными пластинами входят системы изолированных друг от друга неподвижных пластин 5, подключенных к началу и концу неподвижпой катущки 6, параллельно которой подключен резонансный конденсатор 7. Корпус 8 устройства также изолирован от пластин 5.

Индуктивность 9 измерительной рамки 1 вместе с резонансным конденсатором 2 образуют измерительный резонансный контур (фиг. 2), настроенный на частоту вращения.

1руппа подвижных пластин 4 и группа неподвижных пластин 5 образуют переменные параметрические конденсаторы связи 10 и 11. Индуктивность 12 неподвижной катущки совместно с конденсатором 7 образуют выходной колебательный контур, настроенный на разиость частот 11арамет)ическог() изменения ел1костп К011леи(;ат()ои 10, II и частоты upaiueМагнитометр paoojaeT следующим обр.азоы. В рамке 1, и)ап1,аю1цейея в измеряемом магнитном поле, иидуци)уется по закопу ипдукции ЭДС, амплитуда которой равна е: 1л„Я„5Го;, где j-iQ - магнитная постоянная; Яо- напряженность измеряемого магнитного ноля; 5 - площадь рамки; W-число витков рамки; a 2nf-угловая частота вращения рамки. Под влиянием этой ЭДС в контуре, состоящем из конденсатора 2 и индуктивности 9 рамки 1, возникает ток с частотой /. Этот ток максимален, если коитур иастроен в резонанс па частоту вращения. Расс.матриваемьи коитур связан с выходным контуром, состояишм из индуктивности 12 неподвижной катущкн и резонансного конденсатора 7, через два переменных конденсатора 10 и И, копетруктивно выполненных так, что частота fm, с которой происходит изменение емкостей конденсаторов 10 и 11 в целое число раз превосходит частоту /. Выходной контур, состоящий из индуктивности 12 и конденсатора 7, настроен на разностную частоту. Как известно в такой системе осуществляется регенеративное параметрическое усиление мощности сигнала. Ток выходного контура (/), состоящего из индуктивности 12 и конденсатора 7, равен 0,5e-mcQi Qi-Qi-m где QI - добротность измерительного резонансного контура, состоящего из индуктивности 9 и конденсатора 2; Qa - добротность выходного контура, состоящего из индуктивности 12 и конденсатора 7; гПс - коэффициент модуляции емкости конденсаторов связи 10 и 11. щ inax mln max + t/min где Cmax И Cmin - соответственно максимальное и минимальное зиачеимя емкостей конденсаторов связи 10 и 11. Hi формулы (1) следует, что нри Qi-Qz-nic возмол но усиление тока / и, следовательно, мощности сигнала. QiQ2«c т наступает самовозбуждение генератора. Следует отметить, что при резко сужается полоса пропускания системы, что в зиачите.пьной мере снижает возможные помехи, а наличие иараметрического усиления позволяет преобразовать в напряжение иа выход| ом конту)е весьма слабые магнитные поля. Из нзложеппого следует, что данпое магнитометрическое устройство сочетает в себе преобразователь и параметрический усилитель. При тщательном выполнении механического привода в таком устройстве может быть получен такой же порог чувствительности по постоянному полю, какой может обеспечить пассивная индукционная антенна с параметрическим усилителем на частоте вращения. Применение таких приборов при измерении постоянных и медленно меняющихся полей позволит существенно поднять точность этих измерений и улучщить пороговую чувствительность магнитометрических устройств. Формула изобретения Магнитометр, содержащий измерительную рамку, укреплеиную на валу, связанном с электромотором, и неподвижную катушку, о тличающийся тем, что, с целью повыщения точности и чувствительности, он снабжен нараметрическим конденсатором связи, выполненным в виде двух грунн укрепленных на валу подвижных пластин, подключенных к выводам измерительной рамки, и двух групп ненодвижных пластин, подключенных к выводам неподвижной катушки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ю. В. Афанасьев и др. Магнитометрические преобразователи, приборы и установки, Л., «Энергия, 1972, с. 57.