Протонный магнитометр Советский патент 1980 года по МПК G01R33/08 

1

Предлагаемое изобретение относится К области магнитометрической техники, в частности, к протонным магнитометрам. Известны протонные магнитометры, содержащие датчик, коммутатор, усилитель 5 системы фазовой автоподстройки частоты /ФАПЧ/, частотомер, элемент совпадения, блок управления, счетчик, цифро-аналоговый преобразователь и амплитудный дискриминатор /1/.Ю

Их недостатком является недостаточная надежность.

Известен автоматический протонный магнитометр, содержащий датчик, приемник сигнала ошибки, усилитель постоян- 15 Ного тока, умножитель частоты /управитель частоты/, измерительную схему /регистрирующее устройство/, опорный генератор /генератор импульсов/, реверсивный счетчик, преобразователь 20 код-напряжение и схему сравнения /биполярный дискриминатор уровней/ /2 /. }

Недостатком этого магнитометра является недостаточное быстродействие.

Целью изобретения является повыше- 25

-ние надежности и быстродействия. Пос- i тавленная цель достигается тем, что в протонный магнитометр, содержащий последовательно соединенные датчик и усилитель, подключенные к выходу последнего последовательно соединенные индикатор захвата фазовой автоподстройки частоты и элемент И и последовательно соединенные умножитель частоты и измерительный блок, второй вход которого и второй вход элемента И подключены к выходу опорного генератора, ключи настройки, подключенные своими выходами к вторым входам усилителя и умножителя, а входом - к выходу реверсивного счетчика, преобразователь напряжение-код, вход которого подключен к второму выходу усилителя, а выходы - к входам блока сравнения кодов, выходы которого связаны с первыми входами реверсивного счетчика, в него введен элемент ШЩ, входы которого подключены к выходам измерительного блока и элемента И, а

:выход - к второму ВХОДУ ренбрсивного счетчика, а блок сравнения кодов выполней в виде двух вычитающих счетчи- ков, второго элемента И, подключенного К ИХ первым входам и двух триггеров управления, один из которых включен между первым вычитающим счетчиком и вторым элементом И, второй триггер управления входами подключен к выходу второго вычитающего счетчика, а выходами - к выходам блока .сравнения кодов, второй вход второго элемента И связан . с выходом генератора опорного напряжения, а вторые входы упомя«утых счетчиков - со входами блока сравнения кодов.

На чертеже Нредставлена функциональная схема предлагаемого протонного ма- ; гнитометра с автоматической настройкой.

Выход датчика 1 через последовательно соединеннь1е усилитель 2 и умножитель частоть 3 подключен к входу измерительного 6jioKa 4. Выход усилителя 2, кроме того, йодключен к входу преобразователя напряжение-код 5 и к входу индикатора захвата фазовой автоподстройки 6, второй вход которого подключен k выходу умножителя 3 j а вУход k одному из входов элемента И 7. Второй вход элемента И 7 и второй вход измерительного блока 4 подключен к выходу .опорного генератора 8, а выход элемента И 7 подключен к одному из выходов элемента ИЛИ 9, второй вход которого подключен к выходу измерительного блока 4. Выход элемента ИЛИ 9 подклю,чен к счетному входу реверсивного счетчика 10, выходы разрядов которого подключены к выходам кличей настройки 1. Выходы ключей 1 подключены к управляющим входам усилителя 2 и умножиI теля 3.

Выходы преобразователя напряжение-код подключены к входам схемы сравнения кодов 12, а именно, к установочным ;входам двух вычитающих счетчиков 13 и -.14. Кроме указанных вычитающих счетчиков, в состав схемь1 ср а.внения входят .также управляющий триггер 1.5, элемент И 16 и управляющий триггер 17. Выход первого вычитающего счетчика 13 подключен к входу первого управляющего триггера 15, выход которого подключен к одному из входов элемента И 16, вторым входом подключенного к выходу опорного генератора 8, а выходом - к счетным входам рчетчиков 13 и 14.

Устройство работает следующим образом.

В первый момент времени после включения магнитометра контуры усилителя 2

и у; 1ножителя 3 расстроены 1ак как состоянТГё рёЪерсивного сТетчика 10 и, соответственно, ключей настройки 11 произвольно. При этом на выходе катора захвата фазовой автоподстройки 6 - разрешающий потенциал. Элемент И 7 открыт и пропускает частоту от опорного генератора 8 через эдемент ИЛИ 9 на счетный вход реверсивного счетчика 10, который, переключаясь, осуществляет

10 перебор кодов настройки. Как только код настройки окажется соответствующим ,необходимому поддиапазону /на поддиапазоны разбит весь диапазон измеряемого магнитного поля/, срабатывает ин5дикатор захвата 6 и закрывает элемент И 7. Реверсивный счетчик 10 прекращает свою работу и его выходы соответствуют коду настройки, при котором осуществлен захват фазовой автоподстрой0ки.

Одновременно напряжение уровня сигнала ядерной процессии с выхода усилителя 2 постуЬйет на вход преобразователя нaпt)яжeнй.e-kdД 5, в котором

5 преоб зазуетсй и Цифровой код.

Цифровой код уровня сигнала ядерной процессии записывается в качестве исходных состояний в вычитающие счетчики 13 и 14, причем в счетчик 13

0 записывается цифровой код уровня сигнала за предыдущий цикл работы магнитометра (Y.J, ) , а в 14 ,код уровня сигнала рассматриваемого цикла (tn ° команде срабатывает

5 триггер управления 15 и открывает элемент И 16. Импульсы от опорного генератора В через открытый элемент И 9 поступает на счетные входы счетчиков 13 и 14, Импульс переполнения

0 счетчика 13 переб()асывает триггер 15 и закрывает элемент И 16. При этом, в зависимости от соотношения кодов, на выходе счетчика 14 либо появится им5пульс переполнения /при условии/ , tfL п-1 либо импульса переполнения не будет /при условии/ ift В случае отсутствия импульса переполнения на выходе счетчика 14 триггер 17 останется в исходном нулевом состоянии, а в случае наличия импульса переполнения триггер 17 перебросится в единичное состояние, Нулевое плечо триггеров 17 управляет входом прямой счет, а единичное плечо - входом обратный счет реверсивного счетчика 10. На счетный вход счетчика 10 через элемент ИЛИ 9 поступает одиночный импульс, вырабатываемый измерительным блоком 4 в каждом цикле работы магнитометра. Состояние триггеров реверсивного счетчика 10 являетсяКОДОМ настройки, который управляет переключением ключей настройки 1 1 . Устройство, в котором автоматическая настройка осуществляется по экстремальному значению уровня сигнала ядерной процессии независимо от моду,ля вектора магнитной индукции /практически в любой точке Земли/, обладает большей надежностью в части настройкипо поддиапазонам, в сравнении с известными магнитометрами того же тип Кроме того, схема автоматического протонного магнитометра полностью реа лизуется на элементах цифровой техник и поэтому не содержит настраиваемых элементов, что экoнo ичecки выгодно в условиях серийного изготовления, а так же в эксплуатации, так как реализация аппаратуры на элементах цифровой техни ки принципиально повышает ее надежност В протонных магрштометрах, выпускаемых промыишенностью, диапазон измеряемого магнитного поля обычно разбит на поддиапазоны и число этих поддиапазонов для различных типов магнитометров составляет несколько десятков, а в некоторых особых случаях - несколько сотен. Время выхода на режим измерения в таких магнитометрах зависит как от числа поддиапазонов, так и от длительностей циклов работы магнитометра, и в общем случае, например, для морских магнитометров может составлять I час Ускоренный перёбор кодов настройки ,в предлагаемом магнитометре позволяет увеличить быстродействие и исключить потерю информации при любых циклах ра;боты магнитометра. Кроме того, предлагаемый автоматический магнитометр позволяет исключить постоянное обслуживание аппаратуры оператором. Формул а изобре1ения Протонный магнитометр, содержащий последовательно соединенные датчик и усилитель, подключенные,к выходу последнего, последовательно соединенные индикатор.захвата фазовой автоподстройки частоты и элемент И и последовательно соединенные умножитель частоты и измерительный блок, второй вход которого и второй вход элемента И подключены к выходу опорного генератора, ключи настройки, подключенные своими выходами к вторым входам усилителя и умножителя, а входом - к выходу реверсивного счетчика, преобразователь напряжение-код, вход которого пoдкnдJчeн к второму выходу усилителя, а выводы - к входам блока сравнения кодов,выходы которого связаны с первыми входами реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ и- йс я тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия магнитометра, в него введен элемент Ш1И, входы которого подключены к выходам измерительного блока и элемента И, а выход - к второму входу реверсивного счетчика, а блок сравнения.кодов выполнен в виде двух вычитающих счетчиков, второго элемента И, подключенного к их первым входам и двух триггеров управления, один из которых включен между первым вычи- i тающим счетчиком и вторым элементом И, второй триггер управления вводами подключен к выходу второго вычитающего счетчика, а выходами - к выходам блока сравнения кодов, второй вход второго элемента И связан с выходом генератора опорного напряжения, а вторые входы упомянутых счетчиков - с входами блока сравнения кодов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе. 1.Авторское свидетельство СССР № 542154, С 01 Р 33/08, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР i № 580536, С 01 Р 3/15, 1975.

/М 8

fS

5

6

и

/

/7

X