Компенсатор вариаций магнитного поля Советский патент 1980 года по МПК G01R33/08 

Изобретение относится к магнитоvleтpии, а именно к компенсации вариаций магнитного поля квантооптическим гелиевым компенсатором, исполь- 5 зующим РАз. -сигналы, и предназначено для поддержания стабильного магнитного поля в некотором объеме при настройке и исследованиях магнитометрической аппаратуры.10

Известен компенсатор вариаций магнитного поля, который работает на принципе квантооптического гелиевого магнитометра.

Устройство содержит магниточув- j ствительный блок, избирательный усилитель, фазовый детектор, усилитель постоянного тока и систему колец Гельмг.ольца, соединенных последовательно, а также модулирующий ге- 20 нератор, соединенный с фазовым детектором и магниточувствительным блоком

недостаткам данного устройства

следует отнести низкую точность. 25 Размещение магниточувствитёльных блоков компенсатора и настраиваемо. го магнитометра в пределах одного объема компенсации,ограниченного системой катушек Гельмгольца, снижает ;JQ

точность компенсации, так как невозможно одновременно использовать центральную часть объема ко1{1пенсации для размещения двух магниточувствитёльных блоков.

Наличие только одного объема клмпенсации не позволяет применять компенсатор при настройке магниточувствитёльных блоков, габариты которых составляют более 10-15% от размеров объема компенсации, а также при настройке магниточувствитёльных блоков, содержащих ферромагнитные детали и создающих магнитные поля помех. Это снижает точность стабилизации. Кроме того, при серийной настройке магнитометрической аппаратуры нaличjиe только одного объема компенсации ограничивает производительность труда. Отсутствие индикатора, с помощью которого возможен систематический контроль поддержания стабильной напряженности магнитного, поля в объеме компенсации, не позволяет объективно судить о работе компенсатора при многочасовой непрерывной эксплуатации устройства.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее посЛедовательно соединенные .-1агвиточувствительный блок, избирательный усилитель, фазовый де ектор и усилитель постоянного тока, а также пару колец Гельмгольца и синтезатор частот, выход которого соединен со вторыми входами магниточувствительного блока, избирательного усилителя и фазового детектора, дополнительно введены пары колец Гельмгольца, соединенных последовательно с первой парой, а также последовательно соединенные .второй магниточувствительный блок, второй избирательный усилитель, второй фазЪвый детектор, усилитель инфранизкочастотный и самопишущий прибор, при этом вторые входы избирательного усилителя и фазового детектора подключены к синтезатору частот, а все пары колец Гельмгольца шунтированы резисторами.

На чертеже приведена блок-схема компенсатора вариаций магнитного поля.

Компенсатор содержит магниточувствительные блоки 1 и 2, избирательный усилитель 3, фазовый детектор 4, усилитель 5 постоянного тока, синтезатор б частот, системы колец Гельмгольца 7,8 и 9, избирательный усилитель 10, -фазовый детектор 11, усилитель инфранизкочастотный 12, самописец 13 и резисторы 14,15 и 16. Магниточувствительный блок 1 соедине последовательно с избирательным усилителем 3, фазовым детектором 4, усилителем 5 постоянного тока. К системам колец Гельмгольца 7,8 и 9 параллельно подключены резисторы 14,15 и 16. Магниточувствительный блок 2 соединен последовательно с избирательным усилителем 10, фазовым детектором 11, усилителем инфранизко-. частотным 12 и самописцем 13. Синтезатор б частот соединен с магниточувствительными блоками 1 и 2, избирательными усилителями 3 и 10 и фазовыми детекторами 4 и 11.

Устройство работает следующим образом.

В.статическом режиме сигнал с магниточувствительного блока 1 поступает на усилитель 3,,далее на фазовый детектор 4 и усилитель 5, ток с которого поступает в последовательно соединенную систему колец Гельмгольца 7,8 и 9 и в каждой системе колец созд-ает стабильное однородное маг.нитное поле, отличное от земного магнитного поля, напряженность которого задается соответствующей резонансной частотой из синтезатора б. Так как магнитное поле- в объемах стабилизации систем колец Гельмгольца 7,8 и 9 стабильно

то сигнал разбаланса с магниточувствительного блока 2, усилителем 10, фазовым детектором 11 и усилителем инфранизкочастотным 12, равен нулю и самописец 13, включенный на выходе усилителя 12, пишет прямую линию или собственные шумы системы.

В динамическом режиме, при изменении напряженности земного магнитного поля в районе расположения компенсатора магнитного поля в магниточувствительном блоке 1 возникает сигнал разбаланса. Затем, усиливаясь усилителем 3, фазовым детектором 4 и усилителем 5, сигнал создает в системах колец Гельмгольца такой ток, чтобы напряженность магнитного поля в объемах систем колец Гельмгольца осталась постоянной. Если коэффициент стабилизации большой и устранен разброс магнитных постоянных систем колец Гельмгольца 7,8 и 9 с помощью пропускания части тока обратной связи через резисторы 14, 15 и 16, то сигнал с магниточувствителььгого блока 2 настолько малый, что усиленный усилителем 10, фазовым детектором 11 и инфранизкочастотным усилителем 12 не обеспечит изменения в записи самописца 13. Это указывает на нормальную работу компенсатора. При расстройке систем колец Гельмгольца 7,8 и 9 сигнал с магниточувствительного блока 2 больше и обеспечивает соответствующее отклонение на самописце 13, что указывает на неполадки в системе.

Использование в предлагаемом компенсаторе дополнительных систем колец Гельмгольца, шунтированных резисторами, и дополнительного контрольного канала, состоящего из избирательного усилителя, фазового детектора, усилителя инфранизких частот и самописца, позволяет повысить точность стабилизации напряженности магнитного поля и увеличить производительность работы за счет получения возможности параллельной работы сразу с- несколькими испытуемыми магнитометрами.

изобретения

Формула

Компенсатор вариаций магнитного поля, содержащий последовательно соединенные Магниточувствительный блок, избирательный усилитель/ фазовый детектор и усилитель постоянного тока, а также пару колец .Гельмгольца и синтезатор частот, выход которого соединен с вторыми входами магниточувствит ельного блока, избирательного усилителя и фазового детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения тoчнocтиJ в него дополнительно введены пары колец

Гельмгольца, соединенных последовательно с первой парой, а также последовательно соединенные второй магниточувствительный блок, второй избирательньй усилитель, второй фазовый детектор, инфранизкочастотный усилитель и самопишущий прибор, при этом вторые входы избирательного усилителя и фазового детектора подключены к синтезатору частот, а все пары Гельмгольца шунтированы резисторами.

Источники информации, принятые во внимание цри экспертизе

1. Scherer А. Review of Selence Instruments. V. 32, 11, p. 11901192.