Флюксметр Советский патент 1982 года по МПК G01R33/00 

(54) ФЛЮКСМЕТР

. 1 . .. Изобретение относится к измерител ной технике, и может быть использовано для измерения небольших относител :ных изменений потока магнитного поля при периодических«больших возмущениях Известны флюксметры на основе одноко.нтактных или двухконтактных сверх проводящих квантовых интерферометров (сквидов) в которых сквид является нуль-детектором, а измеряемый поток компенсируется с помощью катушки обратной связи ll. Недостатком устройств такого типа является то, что динамический диапазон определяется, в основном, динамическим диапазоном электронной.ап паратуры, обрабатывающей сигнал со сквида, и при превышении измеряемого потока сверх рабочегодиапазона флюксметра происходит сдвиг рабочей точки прибора на целое число квантов магнитного потока или захват потока в сверхпроводящий контур сквида. После снятия перегрузки рабочая точка фпюксметра не возвращается в прежнее положение, т.е. нарушается калибровка прибора. Наиболее к изобретению является флгоксметр, содержащий сверхпроводящий квантовый интерферометр, катушку обратной связи, усилитель и интегратор. Он позволяет вести контроль измеряемого потока при изменении его на целое число квантов Г2. Недостатком таких приборов также является то, что их динамический диапазон ограничен захватом потока в сверхпроводящий контур сквида, что не позволяет перегружать прибор (изза нарушения калибровки его нулевой точ ки). Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерений. Поставленная цель достигается тем, что фпюксметр, содержащий сверхпроводящий квантовый интерферометр с подключенным параллельно генеоатором тока и индуктивно.связанной с ним катушкой обратной связи, соединенный с последовательно соединенным усилителем и интегратором, через резистор подключенный к катушке обратной связи, снабжен инвертирующим уси лителем с антилогарифмической амплитудной характеристикой и ключом, подсоединенным к выходу усилителя, при этом вход инвертирующего усилителя подключен к катушке обратной связи через резистор, а управляющий вход ключа подключен к выходу усилителя. На чертеже приведена блок-схема устройства. Схема содержит сверхпроводящий квантовый интерферометр 1, усилитель 2, интегратор 3, резистор 4, катушку 5 обратной связи, резистор 6 инвертирующий усилитель 7, ключ 8, генератор тока 9Устройство работает следующим образом. Напряжение со сверхпроводящего квантового интерферометра (сквида) например двухконтактного, усиливается усилителем 2, например усилителем постоянного тока с постоянным сдвиго уровня усиливаемого сигнала. Усиленный сигнал поступает на интегратор 3 и с него через резистор 4 на катушку 5 обратной связи, индуктивно связанную со сквидом. На ту же катушку 5 обратной связи через резистор 6 подается сигнал с выхода инвертирующего усилителя 7, вход которого подключен к выходу усилителя 2 через ключ 8, при этом ключ управляется вы ходным напряжением усилителя 2 и сра батывает при увеличении измеряемого сигнала сверх заданной величины. Для обеспечения требуемой рабочей точки скчида служит генератор 9 тока. При работе флюксметра в линейном режиме ключ 8 разомкнут, и на выходе усилителя 7 нулевое напряжение. При этом . выходное напряжение на выходе усилителя 2 равно нулю и соответствует заданной рабочей точке сквида. На выходе интегратора 3 присутствует на ряжение, вызывающее ток, протекающий через резистор и катушку 5, который создает магнитный поток через сквид полностью компенсирующий измеряемый поток. Как только измеряемый поток превысит максимальный, интегратор 3 ВХОДИТ в насыщение, при этом на выходе усилителя 2 появляется напряжение, замыкается ключ 8, через который это напряжение поступает на усилитель 7- Выходное напряжение усилителя 7 создает через резистор 6 дополнительный ток через катушку 5 обратной связи и вместе с ним дополнительный компенсирукщий поток, устраняющий сдвиг рабочей точки сквида и неоднозначность показаний флюксметра. После снятия перегрузки ключ 8 размыкается, при этом флюксметр работает как описано. Данное устройство исключает нарушение калибровки нулевой точки при превышении измеряемой величины сверх динамического диапазона, что позволяет измерять малые вариации магнитного потока на фоне больших всплесков изменения поля. Это может найти широкое применение в геофизике для точного измерения изменений магнитного поля в разных точках, удаленных друг от друга, для исследований на магниченности различных материалов при воздействии сильных магнитных полей и во многих других случаях, где невозможна или нежелательна калибровка прибора -в процессе измерения. Формула изобретения Флюксметр, содержащий сверхпроводящий квантовый интерферометр с подключенным параллельно генератором тока и с индуктивно связанной с ним катушкой обратной связи, соединенный с последовательно соединенными усилителем и интегратором, через резистор подключенный к катушке обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, он снабжен инвертирующим усилителем с антилогарифмической амплитудной характеристикой и ключом, подсоединенным к выходу усилителя, при этом вход инвертирующего усилителя подключен к катушке обратной связи через резистор, а управляющий вход ключа подключен к выходу усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Trans IEEE, 1М-15, 1966, p. 113.. 2.Phys,Rev, 167, 1968, p. kiB.

r

I-a