Магнитометр Советский патент 1982 года по МПК G01R33/02 

Изобретение огносится к электроизмерительной технике и. прежде всего к магнитометрии. Известны магнитометры, содержащие пленочную срецу, источник возбуждения и регистратор, в которых измеряемое поле и ц о ле смещения направлены вдоль оси легкого намагничивания (ОЛН), а поле высокочастотного возбуждения и направления сьема выходного сигнала - вдоль .оси трудного намагничивания (ОТН)пле ночной среды. При этом используется модуляция магнитной прстщаемости пленочной Ьреды вдоль оси трудного намагничи вания измеряемым полем, направленным вдоль оси легкого намагничивания. Чтобы избеж.ать щумов перемагничивания амплитуда высокочастотеого возбуждения выбирается такой величины, чтобы угол откло нения вектора намагниченности М от ОЛН не превышал 5° 1,1. Однако чувствительность этих магнит- тометров недостагоша. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является магнитометр, состоящий из генератора тока во; буждения, контура измерительного преобразователя, преобразователя высокочастотного напряжения на контуре в постоянное напряжения и выводного устройства. Сердечником катушки контура измерительного преобразователя с;ужит анизотропная ферромагнитная пленочная среда. Поле катушки направлено вдоль ОТН, а измеряемое поле и поле смещения -. вдоль ОЛН пленки, Схема этого магнитометра построена следующим образом: генератор тока возбуждения через конденсатор связи подключен к контуру и мерительного феобразователя, К этому же контуру подключен преобразователь высокочастотного напряжения на кштуре в постоянное на пряжение 2 J. Однако в известном магнитометре гв ряется информация о знаке измеряемого поля, если-работать без постоянного маг. нитного смещения, а при наличии магнит3945ного смещения появляется пснижеиие чувствительности пленочного датчика. Кроме того, при размагничивании пленочной среды серречника чувствительность К измеряемому магнитному полю теряется $ вообще.. Целью изобретения является повышение чувствительности измерения. . Эта цель достигается тем, что в магнитометр, содержащий анизотропный фер- |о ромагнитный тонкопленочный сердечник с направлением измеряемого поля и поля смещения вдоль оси легкого намагничивания, а поля высокочастотного возбуждения и направления сьема информации - вдоль (s оси трудного намагничивания, кварцевый генератор тоКа возбуждения с колебательным измерительным контуром, ключ, дели, тель напряжения, низкочастотный генератор импульсов, а также преобразователь 20 высокочастотного напряжения в постоянное напряжение, подключенный к выходу кварцевого генератора тока возбуждения ввеоена намотанная на сердечник под углом к оси легкого намагничения ка- 25 тущка ориентации вектора намагниченноети, зашунтированная диодом и подключенная через ключ к низкочастотному генератору импульсов. На фиг. 1 показана принципиальная электрическая устройства; на фиг. 2 - критическая кривая используемой в нем пленочной среды. На этой схеме на транзисторе 1 собран кварцевый генератор тока возбуждения представляющий собой емкостную трехточку. Кварцевый резонатор 2 включен между коллектором и базой транзистора 1. В базовой цепи включены также конденсатор 3 и резистор 4. В коллекторной цепи транзистора I включены дрсюсель 5 питания и конденсатор 6 связи. Последовательно с конденсатором 6 св51зи включен параллельный колебательный измерительныйконтур из конденсатора 7 и катушки 8 индуктивности. Обмотка 8 имеет тонкопленочный магниточувствительный сердечник 9 с осью легкого намагничивания 10. На пданочный сердечник 9 под углом 45° к оси легкого намагничивания 10 намотана 50 обмотка 11 орионтации вектора намапшчониости, зши}а1тированная диодом 12. Обмогка 11 подключена к выходу ключевого кпскоап ип транзисторе 13. Вход ключеы)1-( каскада чороз Еклитель из резисто- 55 pull 14 п 15 поцключен к выходунизкошстотного гепоратора 16 коротких импуш топ. К изчтерггтельиому Контуру под- ,« 354 Knto4eH преобразователь высокочастотного напряжения на кштуре в постоянное напряжение. Этим преобразователем служит эмиттерный повторитель на транзисторе в цепи эмиттера которого включен параллельный низкочастотный фильтр из резистора 18 и кшаенсатора 19, а необходимый режим по постоянному току обеспечивают последовательно включенные резистор 20 и диод 21. Параллельно диоду включен шунтирующий Конденсатор 22. Выход эмиттерного повторителя является выходом магнитометра, Устройство работает следующим образом. Высокочастотный сигнал с выхода тран стора 1 генератора тока возбуждения подается на делитель напряжения, составленный из посждрвательно соединен конденсатора в связи и измерительноrs контупа, конденсатора 7 и катущки 8. СобстВенная резонансная частота измерительного контура в.ыбрана ниже частоты генератора тока возбуждения Ш, поэтому сопротивление контура носит емкостной характер. При воздействии измеряемого магнитного поля на пленочную среду сердечника 9 вдоль ОЛН измените индуктивность контурной обмотки катущки 8, что приведет к изменению измерительного кштура-. Это Вызывает измер е-ние емкостного сопротивления- контура, соответственно и амплитудную моцулядию высокочастотного напряжения на контуре, соответствующую величине измеряв магнитного поля. С помощью преобразователя высокочаст ого напряжения на кштуре в постояннее напряжение вь1 деляется -низкочастотная огибающая дапряжения на контуре, которая соответствует измеряемому магнитному полю. Обмотка 11 ориентации вектора намагниченности при подаче на нее коротких низкочастотных импульсов тоКа создает в пленочной среде сердечника 9 импульсы магнитного поля, показанного вектором 23 (фиг. 2). Магнитное поле этих импульсов-направлено под углом 45 к : ОЛН пленочной среды сердечника 9 и имеет амплитуду, при которой вектор подд ориентадий даресекаег критическую кривую 24 пленочной среды сердечника 9. Для такой величины поля возможно только одноположение вектора намагниченности М. После окончания импульса ориентации вектор намагниченности М всегда будет иметь строго определенное направоюние 25, что соответствует не- изменному магнитному состоянию пленочной среды серцечника 9, Бели в резульгаге магнитной помехи вектор намагниченности М буает переключен или пленочная среда будет разбита на домены с произвольной ориентацией, то каждый после дукяций импульс ориентации вектора намагниченности М вернет пленочную срецу в первоначальное состодаие. Низкая частота повторения и малая длительность импульсов ориентации вектора намагниченности незначительно увеличивает постоянное напряжение на выходе магнитомера. Это приращение напряжения является по стоянным и может быть учтено при измерении постоянных или отфильтровано при измерении переменных, магнитных полей. Обмотка 11 может быть намотана Вдоль ОЛН сердечника либо под углом к ОЛН. В соответсгеии с критической кривой 24 пленочной среды выбор угла намотки обмотки 11, равным 45° по отношению к ОЛН, позволяет понизить величину магнитного поля ориентации по сравнению с направлением его вдоль ОЛН Соответственно уменьшается амплитуда TO ка в обмотке 11. Импульсы тока в обмот ке 11 задаются с помощью ключа, выполненного на транзисторе 13, на вход которого поступает сигнал импульсного Генера тора 16. Шунтирующий обмотку 11 диод12 устраняет нежелательный выброс тока .обратной полярности после окончания импульса. Схема магнитомера позволяет устраНИТЬ вредные остаточнью явлэнйя после воздействия ня пленочную cpetQr сердечника магнитных полей любой интенсивности и направления. Устранение остаточных явлений после воздействия на пленочную среду датчика интенсивных магнитных полей в данном магнитометре достигается тем, что на пленочную среду датчика периодически подаются короткие импульсы ориентации вектора намагниченности,которые возвращаЮТ пленочную среду в исходное состояние. Эти импульсы создаются намотанной на датчик обметкой ориентации вектора намагниченности при подачи на нее.через ключевой каскад сигнала от низкочастотного генератора коротких импульсов. Средняя потребляемая энергия от источника питания на ориентацию вектора намагниченности составляет едишщы МКВ|, т.е. сохраняется микромоцный ре.жим работы магнитометра. Предлагаемый магнитометр в отличие от известного не меняет своих параметров после воздействия на-него магнитных полей любой интенсивности и любого .направления, Формула изобретения Магнитометр, содержащий анизотропный ферромагнитный тонкопленочный сердечник с направлением измеряемого поля и поля смещены вдоль оси легкого намагничивания, а поля высокочастотного возбуж- дения и направления сьемй информации вдоль оси трудного намагничивания, квардевый генератор тока возбуждения с колебательным измерительным контуром, ключ, делитель напряжения, низкочастотный генератор импульсов, а также преобразователь высокочастотного напряжения в постоянное напряжение, подключенный к вьпсоду кварцевого генератора тока возбуждения, о т л и ч а ю щ и -и с я тем, что, с целью повышения чувствительности измерениЙ в него вверена намотанная на сердечник под углом Х/4 к оси легкого намагничивания катущка ориентации вектора намагниченности, зашунтированная диодом и подключенная через ключ к низкочастотному генератору импульсов. Источники информации, принятые во внимание при акспертиэе iBadej G.O.,Tusset я j. А Powpowe - vna e-tometev uni eHMo inductance varlatioM - W tWn рекипаЕСоУ fitM-Bor-omg-Iri СогрогоЫovi Defense and Spaee Qroup cowtroe 3nstuweMt Pa6ti.Pen 1Sэevaии1a,93. .. 2. Патент ФРГ Н 1909435, кл. Qpl R 33/О2, 1971.

Фиг.1

Отл

Фие2