Феррозондовый магнитометр Советский патент 1980 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к измерению слабых магнитных полей и предназначено для повьпиешш точности измерений и улуч шения динамических свййств феррозондового магнитометра. Известны устройства для измерения магнитных полей, выполненные в виде фер розоцдового магнитометра, содержаоше генерат(Ч возбуждения, магнитомодуляционный датчик с .обмотками возбуждения, измерительной и автокомпенсационной, полосовой фильтр, усилитель переменного тока, фазочувствительный детектор, цепь отрицательной связи и регистратор l. С помощью феррозондового магнито.метра, построенного по указанной структурной схеме, можно измерять параметры как постоянных, так и переменных магнт ных Полей, однако такие феррозондове магнитометры имеют невысокую чувствительность и поэтому не могут быть ис.пользованы при измерении слабых магнитных полей. Известны также высокочувствительные магнитометры, содержащие магнитомодуляционные датчик с обмотками возбуждения, измерительной, автокомпенсаийонной, компенсации магнитного поля Земли и градуировоч ой, генератор возбуждения, подключенный через буферный каскад и частично-избирательную цепь к обмотке возбуждения, частотно-избирательный усилитель, включенный между нзб1фатвльной обмоткой и фазочувствительным детектором (ФЧД), который, в свою очередь, через интегратор соединенс нуль-ррганом и автокомпенсационной обмоткой. При этом генератор возбуждения через второй буферный каскад соединен каналом передачи опорных сигналов с управляющим входом ФЧД. Канал передачи опорных сигналов включает в себя фазовращатель, параметрическое звено и обеспечивает передачу второй гармоники сигнала генератора к ФЧД 2. Недостатком известного устройства является то, что ирк ин4ранизкочастотных амплитудах и фазовых измерениях оно не может обеспечить высокую точность изме рений, так как управление ФЧД осуществл ется черва буферный каскад, фазовращатель и параметрическое звено, содержащее реактивные фаз ос двигающие элементы, которые являются принципиально нестабильными и сильно зависят от температуры. Воздействие температуры особенно сказывается при работе в полевых условиях, В результате нестабильности этих, элементов фазы питающего и опорного сигналов расходятся, амплитуда и фазы Второй гармоники сигнала в опорном канале плывут. Проводимость ФЧД зависит от уровня опорного сигнала. В результате нестабил ности уровня опорного сигнала изменяется время, в течение которого ФЧД откры 1ли заперт, т.е. меняется период опорного сигнала, что сказывается на точности измениения слабых магнитных полей. Цель-изобретения - повышение точности измерений. Для достижения указанной цели в известное устройство, содержащее магнтито модуляционный датчик с обмотками возбуждения, компенсации магнитного поля Земли, измерительной, автокомпенсации, генератор возбуждения, подключенный через буферный каскад с частотно-избирательной цепью к обмотке возбуждения, частотно-избирательный усилитель, включенный к измерительной обмотке, и интегратор, нагруженный нуль-органом, соеди ненным с автокомпенсационной обмоткой, дополнительно введены последовательно соединенные компаратор нулевого уровня сигнала первой гармоники, ждущий мульт вибратор и стробирующий каскад,, второй вход которого подключен к вых:оду частотно-избирательного усилителя, а выход ко входу интегратора, причем вход компаратора нулевого уровня подключен к выходу генератора возбуждения. На фиг. 1 изображена структурная схема феррозондоього машитометра-, на 4мг. 2 - временные диаграммы, поясняю щие его работу. Магнитометр содержит магнитомодуля ционный датчик 1, генератор возбуждения 2, буферный каскад с частотно-из бирательной цепью 3, частотно-избирательный усилитель 4, компаратор нуле вого уровня 5, ждущий мультивибратор 6, стробирующ1й каскад 7, интегратор 8 и нуль-орган 9. Устройство работает следующим обра зом. Генератор возбуждения, стабилизированный кварцевым резонатором, вырабатывает ок синусоидальной формы (фиг. 2с(). Компаратор нулевого уровня сигнала первой гармоники 5 вырабатывает последовательность единичных импульсов (фиг. 2&, запускающих Ждущий мультивибратор 6, на выходе которого наблюдаются прямоугольные импульсы (фиг. 2.2), роступаюише на-управляющий вход стробиру1рщёго каскада 7. На выходе стробирующего каскада в моменты поступления этих импульсов наблюдается сигнал, амплитуда которого пропорциональна амплитуде измеряемого магнитного поля. Очевидно, что моменты измерения сигнала жестко привязаны к максимуму амплитуды второй гармоники U r-rtpnk измеряемого сигнала (({шг. 25) появляющейся несущей частоты. В интеграторе 8 измеряемый сигнал накапливается и измеряется нуль-органом 9. Описанный режим работы феррозондового магнитометра соответствует использованию при измерениях, положительных полупериодов сигнала второй гармоники. Для вьоделения отрицательных полупериодов второй гармоники в схему магни.тометра необходимо включить компаратор максимального уровня сигнала первой гармоники, с помощью котсрого формируется последовательность импульсов, отличающихся от приведенных на фиг. 2, 2 отрицательной полярностью и сдвигом по фазе на 180 относительно сигнала второй гармоники.. Введенные в структурную схему магнитометра новые узлы позволяют повысить стабильность уровня опорного сигнала, что существенно повыщает точность измерений. формула изобретения Феррозондовый магнитометр, содержащий магнитомодуляционный датчик с обмотками возбуждения, компенсации магнитного поЛя Земли, измерительной, автокомпенсации, генератор возбуждения, подключенный через буферный каскад с частотно-избирательной цепью к обмотке возбуждения , частотно-избирательный усилитель, включенный к измерительной обмотке, и интегратор, нагруженный нуль-органом, соединенным с автокомпенсадионной обмоткой, отличающийся тем, что, с целью повьш ния точности измерений, в него введены по-

следовательно соединенные компаратор нулевого уровня сигнала первой гармоники, ждущий мультивибратор и стробнруруюший каскад, второй вход которого подключен к выходу частотно-избирательного усилителя, а выход - ко входу интегратора, причем вход компаратора нулевого уровня подключен к выходу генератора возбуждения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское св1щетельство СССР

№ 308391, кл. (3 О1 R ЗЗ/ОО, 1971.

2.Афанасьев Ю. В. Феррозонды. Л., Энергия, 1969, с. -121-127.