Вибрационный магнитометр Советский патент 1980 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к приборам для магнитных измерений, предназначено дпя измерения намагниченности вещества в переменных и постоянных магнит ных попей, температур и давлений. Известны аналогичные магнитометры, содержащие приводную электромагнитную вибрационную систему которая заставляет исследуемый образец колебаться возвратно-поступательно в магнитном попе магнитной системы, которой является либо электромагнит, либо криостат со сверх прсжодящим соленоидом, В области, макси мального поля магнитной системы находит ся система сигнальных катушек. При измерениях приводная электромагнитная вибрационная система крепится к магнит ной системе. При вибрирующий иссле дуемый образец помешается в центр сиетемы сигнальных катушек. Сигнал, снимаемый с катушек, пропорционален магнитно му моменту образца и поступает на электронную систему регистрации l. Вибрации, передающиеся от приводной электромагнитной вибрационной системы к магнитной системе, возбуждают в сиг нальйых катушках паразитный сигнал помехи, ограничивающий чувствительность магнитометра на уровне, недостаточном дпя измерения спабопарамагнитных и диамагнитных образцов. Это приводит к необходимости создания специальной системы демпфирования колебаний магнитной системы. Наиболее близкий к предлагаемому мсгнитометр содержит приводную электромагнитную вибрационную систему, демпфер вибраций магнитной системы, магнитную систему, которой является либо электромагнит, либо криостат с системой сигнальных катушек, расположенной в области максимального магнитного поля, устройс-гво управления: приводной электромагнитной вибрационной системой, устройство регист рашш магнитного момента образца. Исследуемый образец крепится к кончу приводного стержня в центре системы сигналь78ных катушек, другой конец стержня крепит ся к вибратору, который приводит его в возвратно-поступатепьное движение с частотой 8О Гц. Сигнал, снимаемый с сигналь ных катушек поступает в устройство регис трации, где с not -fombro сигнала обратной связи, снимаемого с вибрирующего конденсатора, формируется- сигнал, пропорциональ ный магнитному моменту образиа. Демпфер вибраций магнитной системы представляет собой плиту, на которой крепится вибратор и две симметрично расположешше и парал лельные плите упругие пластины. Один коней каждой пластины крепится на противоположных сторонах плиты. Вторые концы пластин выступают за края плиты в противоположных направлениях, на них крепятся противовесы, которые можно передвигать вдоль пластин с помощью микрометрических винте. Для подавления вибрахшй магнитной системы демпфер настраивают в резонанс с частотой вибратора. Принцип демпфера основан на том, что эффективная масса плиты увеличивается на Q масс противсе асов, где Q - добротность демпфера, при этом должна быть обеспечена высокая точность настройки частоты вибратора на частоту демпфера (4-). |2} Недостатком устройства является неполное демпфирование вибраций магнитной Системы, так как добротность ограничена, и как следствие - ограничение чувствительности магнитометра, сложность конструкции демпфера, большая трудоемкость изготовления его деталей и требование высококачественной механической подroHrai его элементов, кроме этого необходимо периодически тщательно настраивать демпфер. Цель изобретения увеличе1ше чувствительности вибрационного магнитометра. Указанная цель достигается тем, что в вибрационном магнитометре, содержащем приводную электромагнитную вибрационную систему, бпок управлений с генератором вибрации, магнитную систему, блок регистрации магнитного момента и демпфер, демпфер снабжен демпфирующей катушкой и магнитом демпфера, в зазоре ко торого соосно приводной катушке расположена демпфирующая катушка, а магнитометр снабжен следящей системой, выполненной в виде датчика вибраиий, жестко прикрепленного к матнитной системе, связанного с ним избирательного усилителя, двух смесителей, управляемого усилителя, фазовращателя, управляемого фазовращате ля и фазовращателя на 90 . Причем выходы избирательного усилителя соединены с первьгми входами смесителей, второй вход первого смесителя соединен с выходом фазовращателя, ко второму выходу которого подсоединен вход фазовращателя на 90 ° , выход которого соединен со вторым входом второго смесителя, выход ч последнего подсоединен к управляющему входу управляемого фазоврапщтёпя, выход последнего соединен с перюым входом управляемого усилителя, второй вход которого подсоединен к выходу первого смесителя, входы фазовращателя и управляемого фазовращателя, а также приводная катушка подсоединены к генератору дибрато ра, а демпфирующая катушка подсоединена к выходу управляемого усилителя. На чертеже представлена функциональная блок-схема магнитометра. Устройство содержит приводную электромагнит 1ую вибрационную систему, включающую магнит 1 вибратора, приводимую ;. катушку 2, пружину 3, демга})ирующие опоры 4, вибрирующий конденсатор 5, пpивoJ}ной стержень б, магнитную систему 7, представляющую из себя либо криостат, либо электромагнит с сигнальными катушками 8, блок 9 регистрации магнитного момента, блок управления приводной электромагнитной вибрационной системой и демпфером вибраций магнитной системы, содержащий датчик вибраций 10, измерительный усилитель 11, смесители 12 и 13, фазовращатель 14, фазовращатель 15 на , управляемый фазовращатель 16, управляемый усилитель 17, усилитель 18, задающий генератор 19, демпфер вибраций магнитной системы, содержащий пружину 2О, демпфируюихую катушку 21, груз 22, магнит 23 демпфера и образец 24 . Устройство работает следующим обраОбразец 24 приводится в движение приводной катушкой 2 с помощью приводного . стержня 6 и вибрирует по синусоидальному закону с частотой i 80 Гц в маг нитном поле, создаваемом магнитной системой 7. Сигнал, снимаемый с сигнальных катушек 8, поступает в блок 9 регистрации магнитного момента образца, где с помощью сигнала обратной связи, снимаемого с неподвижных обкладок, вибрирующего конденсатора 5 формируется постоянный сигнал, пропорциональный магнитному моменту образца. Демпфирующая 21 и приводная 2 катуш-ки вибрируют с одинаковой частотой генератора 19, но в противофаае. Амплитуда и фаза вибрации демпфирующей катушки 2 поддерживается автоматически с помощью спедяйей системы, обеспечивающей минимум сигнапа с датчика вибраций 10, Использование самонастраивающего демпфера колебаний корпуса позволяетза счет улучшения демпфирования повысить чувствительность до .см, что в 5О раз выше, чем у известного устройства, упростить механическую конструкцию приводной электрсмагнитной вибрационной системы, являющейся главной составной частью вибрационного магнитометра, упростить работу с магнитометром, так как не требуется точной настройки механических резонансе демпфера, что является трудоемкой операцией, требующей дополнительных приборов и демонтир жания магни- топровода. Настройка демгфера предлагаемого магнитометра может производиться во время работы изменением фазы фазовращателя. Формула изобретения Вибрационный магнитометр, содержащий приводную электромагнитную вибрационную систему, блок управления с генератором вибратора, магнитную систему, блок регистрации магнитного момента и демпфер, отличающийся тем, что, с це- пью повышения чувствительности, демпфер снабжен демпфирующей катушкой и магнитом демпфера, в зазоре которого соосно приводной расположена демпфирующая катушка, а магнитометр снабжен следящей системой, выполненной в виде датчика вибраций, жестко прикрепленного к магнитной системе, связанного с ним избирательного усилителя, двух смесителей, управляемого усилителя, фазовращателя, управляемого фазовращателя, фазовращат&ля на ЭО , причем выходы избирательного усилителя соединены с пе(ыми входами, смесителей, второй вход первого смесителя соединен с выходом фазовращателя, ко второму выходу которого подсоединен вход фазовращателя на 9О° , выход которого соединен со вторым входом второго смесителя, выход последнего подсоединен к управляющему входу управляемого фазовращателя, выход последнего соединен с Первым входом управляемого усилителя, второй вход которого подсоединен к выходу первого смесителя, входы фазовращателя и управляемого фазсжращатепя, а также приводная катушка подсоединены к генератору вибратора, а демпфирующая катушка подсоединена к выходу управляемого усилителя . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 473971, кл. G 01 R 33/14, 1975. 2.Магнитометр FM-1 фирмы PrihSton qpptied research cor-poration(CU)A.)/16