Устройство для измерения магнитного потока Советский патент 1991 года по МПК G01R33/02 

Устройство содержит сверхпроводящий контур с переходом Джозефсона, индуктивно связанный с резонансным контуром, подключенным через модулятор к генератору высокой частоты и к входу усилителя высокой частоты, связанному через амплитудный детектор с входом синхронного детектора, другой вход которого связан с первым выходом генератора низкой частоты5 а выход синхронного детектора соединен с входом интегратора, выход которого подключен на резонансньй контур, к которому также подсоединен второй выход генератора низкой частоты

Однако поскольку в известном устройстве ток через резонансньй контур не стабилизируется 5 ему также свойственна низкая точность измеренияо

Цель изобретения - повышение точности измеренийо

Цель достигается тем;, что в устройство9 содержащее последовательно соединенные генератор высокой частоты5 модулятор, усилитель высокой часTOTiiij амплитудный детектор, первый синхронный детектор и интегратор, выI ход которого соединен с выходом модулятора, а также сверхпроводящий контур с переходом Джозефсйнау индуктивно связанный с резонансным контуром, подключенным к выходу модулятора, первый блок опорного сигнала первый выход которого соединен с выходом модулятора, а второй вых;од с вторым входом первого синхронного детектора, дополнительно введены последовательно соединенные второй блок опорного сигнала, второй синхронный детектор и узкополосный фильтр низких частотJ при этом второй выход второго блока опорного сигнала соединен с первым входом модулятора, выход узкополосного фильтра связан с вторым входом модулятора, а второй вход второго синхронного детектора соединен с выходом амплитудного детектора, при этом соотношение частот сигналов первого и второго выходов второго блока опорного сигнала выбрано нечетным.

На приведена структурная электрическая схема устройства; на - график зависимости амплитуды напряжения Up на резонансном контуре от амплитуда тока (,, протекающего через этот контур; на фиго3-5 временные диаграммы амплитуды тока (,, огибакяцей напряжения Up и напряжения V на выходе амплитудного детектора дня случаев: а) i равен току i Г1, соответствующему середине первого пологого участка; б) ip if,,;

в) ip

pi

Устройство для измерения магнитного потока содержит сверхпроводящий контур 1 с переходом Джозефсона 2, индуктивно связанньй с резонансны контуром 3, подключенным через модулятор 4 к генератору высокой частоты 5 и к входу усилителя высокой частоты 6 связанному через амплитудньщ детектор 7 с входом первого синхронного детектора 8, другой вход которого соединен с первым выходом первого блока опорного сигнала 9, а выход первого синхронного детектора 8 соединен с входом интегратора 10, выход которого подключен на резонансный контур 3, к которому также, подсоединен второй выход первого блока опорного сигнала 9, Устройство также содержит второй блок опорного сигнала I15 первый выход которого соединен с модулятором 4, а второй выход, частота сигнала которого кратна и нечетна по отношению к частоте сигнала первого выхода, связан с первым входом второго синхронного детектора 12, выход которого через узкополосньш фильтр низких частот 13 соединен с низкочастотным входом модулятора 4, а второй вход второго синхронного детектора 12 подключен к выходу амплитудного детектора 7о Сверхпроводящий контур 1 с переходом Джозефсона 2 и резонансный контур 3 помещены в криостат 14о

Известно, что зависимость напряжения высокой частоты Up на резонансном контуре 3 от амплитуды тока i р через него представляет собой чередующуюся последовательность крутых и пологих участков (фиго2), причем крутизна их наклонов отличается более, чем в 20 разо При замкнутой цепи обратной связи, т.ео при соединении выхода интегратора 10 с резонансным контуром 3, положение пологих участков относительно осей Up и i остается неизменным при изменении магнитного потока внутри сверхпроводящего контура I о

В рабочем режиме ток генератора высокой частоты 5 должен быть равен току 1 1р соответствующему середине первого пологого участка (фиГоЗ) Это соответствие достигается следующим образомо Второй блок опорного сигнала 1I вырабатывает два сигнал U sin &)t и и sin пcot (п - любое целое нечетное число), которые соответственно поступают на модулятор 4 и второй синхроиный детектор 12, Модулятор 4 модулирует ток ip по амплитуде с частотой СО I причем амплитуда его модуляции соответствует середине первого пологого участка (фигоЗ)о Напряжение на резонансном контуре 3 Up (фигоА) усиливается усилителем высокой частоты 6 и поступает на вход амплитудного детектора 7о Напряжение и с его выхода подается на вход второго синхронного детектора 12, который перемножает его с напряжением и sin ПСО to При ij,,равном ip, (фиго5а), напряжение и, совпадает по форме с модулирующим, а при возникновении расстройки тока (фиго5б и 5в) в его спек тре появляются напряжения нечетных гармоник частоты СО « что в свою оче рёдь приводит к появлению постоянного напряжения на выходе второго синхронного детектора 12, Поскольку напряжение третьей гармоники частоты 63 в спектре сигнала U наибольшее, то число п в сигнале U sin n(0t второго блока опорного сигнала 11 целесообразно выбирать равным Зо Дпя того чтобы на выходе устройства не появлялся мешающий сигнал, связанный с модуляциейJ частота Сх) выбирается в 50-100 раз ниже частоты первого блока 9 опорного сигналао Таким образом, величина напряжения Ug и его знак однозначно связаны с величиной и знаком расстройки тока 1 f,o Пройдя узкополосный фильтр низких частот 13 и поступая на модулятор 4 в такой фазе, что обратная связь является отрицательной, напряжение и уменьшаетвеличину расстройки и, тем самым, увеличивает стабильность тока i в резонансном контуре 3 и повышает точность измерения длительных сигналов {с периодом 100 с и более) магнитного потока в 5 и более раз в зависимости от времени измеренийо

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОТОКА, содержащее последовательно соединенные генератор высокой частоты, модулятор, усилитель высокой частоты, амплитудный детектор, первый синхронньш детектор и интегратор, выход которого соединен с выходом модулятора, а также сверхпроводящий контур с переходом Джозефсона, Изобретение относится к устройствам для магнитных измерений и может быть использовано в георазведке Известно устройство для измерения магнитного потока, содержащее сверхпроводящий контур с переходом Джозефсона, индуктивно связанный с резонансным 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 генератора низкой частоты йлход синхронного детектора , индуктивно связанный с резонансным контуром, подключенным к выходу модулятора, первый блок опорного сигнала, первый выход .которого соединен с выходом модулятора, а второй выход с вторым входом синхронного детектора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены последовательно соединенные второй блок опорного сигнала, второй синхронный детектор и узкополосный фильтр низких частот, при этом второй выход второго блока опорного сигнала соединен с первым входом модулятора, выход узкополосного фипьтра « связан с вторым входом модулятора, а (Л второй вход второго синхронного детектора соединен с выходом амплитудного детектора, при этом соотношение частот сигналов первого и второго выходов второго блока опорного сигнала выбрано нечетнымо СО QO ел а соединен с входом интегра:тора, выход которого подключен на резонансный контур, к которому также подключен выход генератора низкой частоты. Однако известное устройство не обеспечивает высокой точности измерения магнитного потока, так как ток через резонансный контур не стабилизируется Из известных устройств наиболее близким к изобретению по своей технической сущности является устройство для измерения магнитного потока в эле ктроразв едке о

L.±J-«

S)

-r-iri A/I S)

,. Ul

лл.

игЛ

a}ir irt Hfl S), ЛЛ.

f f

at.5