Устройство для стабилизации магнитных полей Советский патент 1980 года по МПК G01R33/08 

1

Настоящее изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано при экспериментальных работах с магниточувствительными измерительными преобразователями и в системах для градуировки и поверки различного типа магнитометров.

Известно устройство для стабилизации магнитных полей, используемое в образцовых.мерах слабого магнитного поля. Оно содержит катушки типа колец Пельмогольца с компенсационными обмотками, магнитометр, установленный между катушками и электрическую схему управления кангшом компенсации помех l .

Однако устройство не позволяет эффективно компенсировать медленные уходы магнитного поля, обусловленные временным- изменением пар аметров магнитоизмерительного датчика, следящего за внешними магнитными поме хами, поэтому оно tie используется для долговременных измерений с высокой точностью.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для стабилизации магнитных г1олей и компенсации магнитных помех в системах, осуществлякхчих поверку различного типа магнитометров. Это устройство содержит кольца Гельмгольца с компенсационной обмоткой, магниточувствительный датчик квантовооптнческого типа С катушками обратной связи, усилитель, преобразовательный блок, согласующий фильтр и индукционный датчик 2.

Такое устройство компенсирует по10мехи в достаточно широком частотном и амплитудном диапазоне, но не может компенсировать изменение магнитного поля, вызванное временными (нулевыми) уходами опорного магни15точувствительного датчика.

Цель изобретения - повышение долговременной стабильности магнитного поля.

Указанная цель достигается тем, 20 что в устройство для стабилизации магнитных полей, содержащее кольца Гельмгольца с компенсационной обмоткой, последовательно соединенные квантовый магниточувствительный дат25чик самогенерйрующего типа с катушками обратной связи, усилитель процессии и фазовый детектор, а также опорный кварцевый генератор, подключенный ко второму входу фазового 30 детектора, введены последовательно

соединенные дополнительный квантовый датчик -типа со второй катушкой .обратной связи, усилитель низкой частоты и второй фазовый детектор, низкочастотный кварцевый генератор, подключенный ко второму входу второго фазового детектора и шунт, причем выход фазового детектора подключен к радиочастотной катушке квантового датчика самагенерирующего типа, второй выход усилителя процессии подключен к радиочастотным катушкам квантового датчика М-, -типа второй выход низкочастотного кварцевого генератора подключен к модуляционным катушкам квантового датчика (Aj -типа, а шунт подключен к двум катушкам обратной связи, соединенным последовательна с компенсационно обмоткой колец Гельмгольца.

На чертеже представлена структурная схема устройства для стабилизации магнитных полей.

Устройство содержит магниточувствительный квантовый датчик 1 самогенерирующего типа с радиочастотной катушкой 2, катушку 3- обратной усилитель 4 прецессии,первый фазовый детектор 5, кварцевый генератор 6, дополнительный квантовый датчик 7 1А2-типа, использующий суммарный сигнал с и d - поляризацией и имеющий две катушки модуляционную 8 и равночастотпую 9, вторую катушку 10 обратной связи, низкочастотный усилитель 11 и низкочастотный кварцевый генератор 12, второй фазовый детектор 13, шунт 14 и компенсационную обмотку 15 колец Гельмгольца. На чертеже пунктиром изображено рабочее пространство 16 колец Гельмгольца для размещения в нем поверяемого магнитометра.

Устройство работает следующим образом.

Магниточувствительный квантовый датчик 1 самогенерирующего типа вырабатывает сигнал, пропорциональный магнитной помехе. Этот сигнал усиливается усилителем 4 процессии после чего поступает на первый вход первого фазового детектора 5, на второй вход которого с кварцевого генератора б поступает опорный сигнал близкий на частоте к сигналу прецессии Одновременно со второго выхода уси- лителя прецессии сигнал подается на радиочастотные катушки 2 датчика 1. Токовый сигнал расфазировки, компенсирующий помеху, поступает в катушку 3- Обратной связи, соединенную последовательно с-катушкой 10 обратной связи и компенсационной обмоткой 15 колец Гельмгольца. Медленные (часовые и. суточные) уходы показаний датчика 1 компенсируются токовым сигналом, поступающим на радиочастотные -катушки 2 датчика 1. Этот токовый, медленно меняющийся сигнал создается вторым фазовым детектором 13, на один вход которого через низкочастотный усилитель 11 поступает сигнал с дополни тельного квантового датчика 7 2. типа, использующего суммарный сигнал с б и б - поляризацией, его частотный диапазон 0-1 Гц , а на второй вход - сигнал с низкочастотного кварцевого генератора 12. Одновременно сигнал с низкочастотного кварцевого генератора 12 поступает на модуляционную катушку 8. Для получения низкочастотного рабочего сигнала с датчика 7 необходим радиочастотный сигнал на катушку 9, который берется с выхода усилителя 4 прецессии. Так как датчики 1 и 7 вместе с катушками обратной связи размещены рядом, для компенсации их взаимного влияния вводится шунтирующее сопротивление шунта 14, позволяющее уровнять постоянные катушек обратной связи с постоянной компенсирующей обмоткой 15. колец Гельмгольца.

Применение дополнительного квантового датчика ГЛ типа, практически не имеющего нулевых уходов, усилителя низкой частоты и второго фазового детектора, низкочастотного кварцевого генератора и катушки обратной связи с шунтом позволяет осуществить долговременную высокочастотную стабилизацию магнитных полей. Это существенно улучшает метрологические характеристики устройства и, в свою очередь, позволяет расширить как парк поверяемых магнитометров, так и количество поверяемых метрологических характеристик В конечном счете, это повысит точность магнитных измерений.

Формула изобретения

Устройство для стабилизации магнитных полей, содержащее кольца Гельмгольца с компенсационной обмоткой, последовательно соединенные квантовый магниточувствительный датчик самогенерирующего типа с катушкой обратной связи, усилитель прецессии и фазовый детектор, а также опорный кварцевый генератор, подключенный ко второму входу фазового детектора, отличающееся тем, что, с целью повышения долговременной стабильности магнитного поля, в него введены последовательно соединенные дополнительный квантовый датчик NV2 - типа со втрро.й катушкой обратной связи, усилитель низкой частоты и.второй фазовый детектор, низкочастотный кварцевый генератор, йодключенный ко второму входу второго фазового детектора, и шунт, причем выход второго фазового детектора подключен к радиочастотиол

катушке квантового датчика самогенерирующего типа, второй выход усилителя прецессии подключён к радиочастотным катушкам квантового датчика {А2.типа, второй выход низкочастотного кварцевого генератора подключен к модуляционным катушкам квантового датчика 1Л -типа, а шунт подключен к двум катушкам обратной связи, соединенным последовательно с компенсационной обмоткой колец Гельм гольца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 3389333, кл. 324-43, 1968.

2.Авт орс кое свидет ель ст во СССР 552574, кл. G 01 R 33/02, 1977.

.fS

:

(Г

Вв

: