Устройство для измерения амплитуды переменного магнитного поля Советский патент 1980 года по МПК G01R33/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ ПЕРЕМЕННОГО .1 Изобретение относится к квантовой магнитометрии и предназначено для измерения переменных магнитных полей квантовыми магнитометрами. Известные квантовые магнитометры с оптической накачкой, предназначенные для измерени переменных магнитных полей, базируются на ис пош зовании Sx и Sz сигналов, которые снимаются с нагрузки фотодетекторов. Из них наиболее широкое практическое применение получили магнитометры, в которых луч света, производящий накачку и несущий информавдю об измеряемом магнитном поле, располагают параллельно вектору внещией магнитнсй индук ЦИК или под некоторым углом, возбуждающую радиочастотную катущку располагают перпендикулярно или под некоторым утлом к век тору магнитного поля. В магнитометрах на Sz сигнале для слежения за резонансной частотой преимущественное развитие получила система с фазовой автоподстройкой с использованием низкочастотной модуляции внешнего магнитного поля или частоты радиочастотного генератора. В магнитометрах на Sx сигнале для слеМАгаитного ПОЛЯ жепия за резонансной частотой используется самогенерирующая система. Регистрация переменных магнитных полей ими осуществляется за счет слежения за постоянным магнитным полем. А измерение амплитуды вариаций производится при обработке материалов регистравдш, на которых информация может быть йредсгавлека в ашиюговом шш цифрс вом видах {1. ва ручную о иботку и обсчет материалов ретистракш затрачивается значительное время. ... Наиболее близким к предлагаемому по сво ей технической суидаости является устройство, предаазначенное для юмерения амплитуды переменного магнитного поля с частотой f на ошове способа параметрической компенсадаш. В этом устройстве, предварительно определив частоту измеряемого поля, устанавливают на модуляторе частоту, близкую к ней, и, измшяа амплитуду сигнала модулятора, изменяют девиацию частоты генератора радиополя по aojtytKкия на нуль-индикаторе нулевого сигнала и По разности между максимальной и мииималык

частотами в момент нуль-биений определяют амплитуду измеряемого поля (2).

Информация об измеряемом Переменном поле в известном устройстве снййайсй с частотомера визуально и далее предусматривается ручная обработка, на что уходит значительное время. , - -. - -

Цель изобретения - повышение быстродействия измерения. : : ; -..

Цель достигается тем, что в устройство для измерения амплитудьг переменного магнитного поля, содержащее последовательно соединенные магниточувствительный датчик с частотаым выходом, усилитель, фазовый детектор и радиочастотный генера1тор, а также модулятор, включенньш между вторыми входами фазового детектора и радиочастотйого генератора, введены посяёдЬв;атёльн6 соединенные частотный детектор, амплитудный детектор и аналого-цифровой преобразователь, причем вход частотного детектора соединен со вторым выходом радиочастотного генератора.

На чертеже пpeдcVaвлeнa функциональная схема предложенного устройства.

Устройство содержит магниточувствительный датчик 1 с частотным выходом, усилитель 2, фазовый детектор 3, модулятор 4 с регулируемой амплитудой, перестраиваемый в широком диапазоне частот и амплитуд; радиочастотный генератор 5, частотный детектор 6, амплитудный детектор 7, аналого-цифровой преобразо атель 8.; :.;.:, .,...;,-;:-.;--- л --. - ..,.„::::Устройство работает следующим образом.

Сигнал с нагрузки фотодетектора датчика 1 через усилитель 2 поступает на вход фазового детектора 3, на второй вход которого поступает сигнал с модулятора 4. В случае точного равенства нулю разности фаз между колебаниями с частотой возбуждающего радиочастотного поля и резонансной частотой атомов рабочего вещества, равна нулю разность фаз между колебаниями с частотой модулятора 4 и частотой юменения интегральной интенсивности проходяЩего через поглощающую ячейку света накачки, поступающего на вход фотоприемника датчика. При синусоидалшом : изменении индукции BlJKiigpieeiSfbfб Магнитного поля происходит вре781724.

менной сдвиг моментов экстремальных значени сигналов, поступающих на фазовый дefeктop. В результате, на выходе фазового детектора появляется сигнал соответствующего знака, который по цепочке обратной связи управляет частотой радиочастотного генератора 5. Идет процесс отслеживания резрнгмсной частоты с помб1шю фазового детектора 3, модулятора 4 и рлаиьчастбтного генератора 5. Информация с радиочастотного генератора поступает на частотный детектор 6, на выходе которого сигнал имеет синусоидальную форму, причем зкстремальньге значения синусоиды соответствуют максималь|Ной и минимальной частотам радиочастотного генератора, а, следовательно, и зкстремальньш значениям измеряемого переменного с частотой f магнитного поля. С выхода амплитудного детектора 7 постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде измеряемого поля, поступает на преобразователь 8. Последний, предва рйтёльно отградуированный в единицах магнитной индукции, будет непосредственно индуцировать значение амплитуды измеряемого переменного магнитного поля.

Формула изобретения

Устройство для измерения амплитуды переменного магнитного поля, содержащее последоВ тельно соединенные магниточувствительный датчик с частотным выходом, усилитель, фазовый детектор и радиочастотный генератор, а также модулятор, включенный между вторыми входами фазового детектора и радиочастотного генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия,в него введены последовательно соединенные частотный детектор, амплитудный детектор и аналогоцифровой преобразователь, причем вход частотного детектора соединен со вторым выходом радиочастотного генератора.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.. Optics, V 1. 1962, p. 61.

2.Авторское свидетельство СССР №322745, кл. G 01 V 3/08, 1970.