Устройство для определения углаНАКлОНА Советский патент 1981 года по МПК G01C9/18 G01C9/06 

постоянного и синфазного переменного магнитных полей, на выходе ячейки световой пучок модулируется по частоте.

При нормальном (обнуленном) состоянии уровень (слой) магнитной жидкости в ампуле одинаков по всей ее поверхности, следовательно, магнитные поля дифференциального квантового магнитометра, пересекающие кюветы и края ампулы с магнитной жидкостью, тоже одинаковы и выходные сигналы магнитометра, представляющие собой частотно-модулированные электрические сигналы, равны между собой или находятся в каком-либо известном отнощении. В случае наклона амиулы с магнитной жидкостью (точнее наклона всего устройства для определения угла наклона) равенство указанных магнитных полей нарущается из-за разного по толщине слоя магнитной жидкости, что вызывает на выходах дифференциального квантового магнитометра разные по частоте электрические сигналы.

На фиг. 1 дана принципиальная схема устройства для определения угла наклона; на фиг. 2 - вид А фиг. 1.

Устройство содержит ампулу 1, частично заполненную магнитной жидкостью 2, и схему измерения, выполненную в виде дифференциального квантового магнитомера, включающего источник света 3, возбуждаемый высокочастотным генератором 4, на пути излучений источника света последовательно установлены коллиматоры 5 и 6, зеркала 7 и 8, линейные поляризаторы 9 и 10, четвертьволновые пластинки 11 и 12, ячейки поглощения 13 и 14, наполненные таким же веществом (газом или паром), каким заполнен источник света 3, и окруженные намагничивающими катушками 15 и 16, а также фотоприемники 17 и 18, электрически связанные через щирокополосные усилители 19 и 20 с входами измерителя частоты 21.

Устройство работает следующим образом.

Свет от источника света 3, возбуждаемый электромагнитным полем высокочастотного генератора 4, с помощью коллиматоров 5 и 6 формируется в параллельные пучки и, отразившись от зеркал 7 и 8, направляется на поляризаторы 9 и 10. Затем линейнополяризованные пучки света с помощью четвертьволновых пластинок И и 12 преобразуются в циркулярно поляризованные пучки и направляются на ячейки поглощения 13 и 14.

В результате взаимодействия циркулярно поляризованных пучков с собственным магнитным моментом вещества ячеек 13 и 14, к которым прилол ено постоянное магнитное поле катушек 15 и 16 (источник этого поля не показан), световые пучки на выходе ячеек модулируются по интенсивности определенной частотой. При этом частота

модуляции световых пучков определяется в основном приложенным к ячейкам 13 и 14 постоянным магнитным полем.

Для обеспечения устойчивой работы квантового магнитометра с выхода широкополосных усилителей 19 и 20 к катушкам 15 и 16 подводятся переменные электрические сигналы, т. е. система ячейка поглощения - фотоприемник - широкополосный

усилитель образует автогенератор. Таким образом, на выходе фотоприемников 17 и 18 и усилителей 19 и 20 появляются электрические сигналы определенной частоты, которая при использовании источника света и ячеек с наполнением парами цезия 133 и приложенного постоянного магнитного поля менее 1 э составляет сотни килогерц.

Пзмеритель частоты 21 предназначен для регистрации величин частот электрических

сигналов или их разности. Если магнитные сопротивления для полей, пересекающих ячейки поглощения и части ампулы 1 с магнитной жидкостью, равны и обеспечена идентичность других параметров квантового магнитометра, то частоты электрических сигналов на входах измерителя частоты 21 равны.

При наклоне устройства толщина слоя магнитной жидкости 2 в ампуле 1 становится неравномерной, нарушается равенство магнитных сопротивлений для полей ячеек 13 и 14 и на выходах широкополосных усилителей появляются разные по частоте электрические сигналы. По разности

частот этих сигналов, измеренных измерителем частоты 21, судят об угле наклона устройства.

Так как чувствительность квантовых магнитометров к изменению магнитного поля чрезвычайно велика и составляет 0,01 гамма/герц, то чувствительность (точность) устройства может быть доведена до 0,01-f 0,001 угл. сек. Предлагаемое устройство обеспечивает

высокую точность измерения в широком диапазоне измеряемых углов и частотную форму выходного сигнала.

Формула изобретения

50

Устройство для определения угла наклона, содержащее ампулу с жидкостью и схему измерения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в широком диапазоне измеряемых углов, схема измерения выполнена в виде дифференциального квантового магнитометра с ячейками поглощения, а ампула заполнена магнитной жидкостью и установлена симметрично между указанными ячейками поглощения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии № 49-909, кл. 107Е5, опубл. 1974. 5 2. Авторское свидетельство № 64ОД51, кл. G 01С 9/32, 14.06.76. СССР3. Патент США № 3447028, кл. 33-206, 811075 6 опубл. 1969 (прототип).