Устройство для измерения магнитного потока Советский патент 1982 года по МПК G01R33/02 

1 Устройство относится к магнитным измерениям и предназначено для геораа ведки с использованием электромагнитных полей. Известен ряд устройств, предназна ченных для измерения магнитного пото ка в электроразведке, содержащих сверхпроводящий контур с контактами Джозефсона, индуктивно связанный с резонансным контуром, генератор высокой частоты, модулятор, усилитель высокой частоты, синхронный детектор блок опорного сигнала и интегратор гп. Однако эти устройства обладают ни кой точностью измерения магнитного потока. Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее сверхпроводящий контур с переходом Джозеф сона, индуктивно связанный с резонан ным, контуром, подключенным через модулятор к генератору высокой частоты И к усилителю высокой частоты, связанному через амплитудный детектор с входом синхронного детектора, другой вход которого соединен с первым выходом блока опорного сигнала, а выход синхронного детектора через интегратор подключен на резонансный контур. Второй выход блока опорного сигнала связан с резонансным контуром. Частоты сигналов на обоих выходах блока опорного сигнала равны между собой 2. Однако данное устройство также ие обеспечивает необходимую в электроразведке точност-ь из.мерения. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения магнитного потока, содержащем последовательно соединенные генератор высокой частоты, модулятор, усилитель высокой частоты, амплитудный детектор, синхронный детектор, и интегратор, выход KCiTOporo соединен с выходом модулято39pa, a также сверхпроводящий контур, с переходом Джозефсона, индуктивно связанный с резонансным контуром, по ключенным к выходу модулятора, блок опорного напряжения, выход которого соединен с втарым входом синхронного детектора, второй выход блока опорно го сигнала подключен к второму входу модулятора, а соотношение частот сиг налов первого и второго выходов блока опорного сигнала выбрано нечетным На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - зависимость амплитуды напря жения на резонансом контуре Up от Амплитуды тока генератора ,., при от ключении выхода интегратора от резонансного контура для случаев, когда магнитный поток сквозь сверхпроводящий контур равен п-Фдi .%-i-f)) где Фо 2,07 1(5 Вб - квант магнит ного потока, п - целое число; на фиг. 3 временная диаграмма промодуяироваиной амплитуды тока i , протекающего через резонансный контур; на фиг. 4 и временные диаграммы амплитуды напряжения Up на резонансном контуре и на пряжения и на выходе амплитудного детектора при отключении выхода интегратора от резонансного контура; на фи,г. 6 - зависимость напряжения (J, на выходе интегратора от внешнего магнитного, потока дФ0 при замкнутой цепи обратной связи. Устройство для измерения магнитно го потока, приведенное на фиг. 1, со держит сверхпроводящий контур 1 с переходом Джозефсона 2, индуктивно связанный с резонансным контуром 3 подключенным через модулятор к генератору 5 вь1сокой частоты и усилите лю 6 высокой частоты, связанному через амплитудный детектор 7 с входом синхронного детектора 8,другой вход которого соединен с первым выходом блока 9 опорного сигнала, а выход синхронного детектора 8 через интегрдтор 10 подключен на резонансный контур 3. Второй выход блока 9 опорного сигнала, частота которого в нечетное число раз ниже частоты первоГО выхода, подключен к низкочастотно му входу модулятора ч. Устройство работает следующим образом, 5 Зависимость амплитуды высокочастотного напряжения Up на резонансном контуре 3 от амплитуды тока if- , протекающего через него, представляет собой чередующуюся последовательность крутых и пологих участков, причем крутизна ;x наклонов отличается более чем в двадцать раз. В зависимости от величины магнитного потока Фцц, пронизывающе.го сверхпроводящий контур 1, положение пологих участков относительно осей Up и ip может меняться (фиг. 2 ). При включении питания величина амплитуды тока i(- устанавливается равной i(- , что соответствует середине первого пологого участка для значения внешнего магнитного потока Фач/ -} ,вп Ф(, а Напряжение U-sinwt, поступающее с второго выхода блока 9 опорного сигна.ла на низкочастотный вход модулятора k, модулирует ток ip таким образом, чтобы огибающая последнего составляла половину пологого участка (фиг, 3). Напряжение Up, возникающее на резонансном контуре 3 при протекании этого тока, усиливается усилителем 6 высокой частоты и поступает на амплитудный детектор 7С его выхода напряжение U,j , представляющее собой продетектированное напряжение Up, подается на синхронный , детектор 8, где перемножается с напряжением U-sin3uLtt, идущим с первого выхода блока 9 опорного сигнала. При Фац Ф{з(п4 J- напряженке Up совпадает по форме с модулирующим током (фиг. ) а при изменении внешнего магнитного потока в его спектре возникает напряжение третьей гармониг ки частоты ш (фиг. 5,6 и фиг, 5,в), что приводит к появлению на выходе синхронного детектора 8 постоянного напряжения U«. Величина и знак этого напряжения однозначно связаны с изменением внешнего магнитного потока ДФяц ,пронизывающего сверхпроводящий контур 1. Пройдя через интегратор 10, служащий фильтром низкой частоты, и поступая на резонансный контур 3 в такой фазе, что обратная связь является отрицательной, напряжение U создает ток обратной связи i , который,протекая через резонансный контур 3, за g. индуктивной связи компенсирует изменения внешнего магнитимого пото а дф, внутри сверхпроводящего контура 1. Это позволяет значительно расширить динамический диапазон измерений изменений Д. линеаризовать зависи мость и отлФцц(фиг. 6)i Благодаря т му, что крутизна круты) и пологих участков.отличается более чем в двад цать раз и крутизна зависимости Ut от дф больше, чем аналогичная крутизна в известных устройствах, точность измерений магнитного потока предлагаемого устройства возрастает приблизительно в два с половиной раза.. Формула изобретения Устройство дли измерения магнитного потока, содержащее последовательно соединенные генератор высокой

частоты, модулятор, усилитель высокой частоты, амплитудный детектор, синхронный детектор и интегратор.

1977, с. 1МЗ.

2. Патент США № 375885, 1971, 324- 3. выход которого соединен с выходом модулятора, а также сверхпроводящий контур с переходом Джозефсона, индуктивно связанный с резонансным контуром, подключенным к выходу модулятора, блок опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом синх, ронного детектора, отли чающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, второй выход блока опорного сигнала подключен к второму входу модулятора, а соотношение частот сигналов первого и второго выходов блока опорного сигнала выбрано нечетным. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Сверхпроводимость в геоэлектроазведке. Под ред. B.C. Суркова, и . В. Матизена. Новосибирск, Наука,

Вш Фиг.1 од

.t

ФМ&4

If/,

I

aOfeM ; 5Ф.«

t

Фиг.З

Фиг, 5