Магнитометр

 

МАГНИТОМЕТР, содержащий автодин с колебательшял контуром и элементом перестройки, к выходу которого подключен детектор сигна поглощения, своим выходом через .последовательно соединенные усили тёль низкой частооы, синхронный детектор и блок поиска и слежения, подключенный к управляющему входу элемента перестройки, генератор . модуляции, -Соединенный с кату1акой : модуляции и вторым входом синхронного детектора, а также блок захвата линии, включакядий полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу усилителя низкой частоты, и выпрямитель , выход которого подключен к второму входу блока поиска и слежен ния, отличающийся тем, что с .целью повьпиения : 6 ствительн6сти и йомехрзёодищенности в него введены удвоитель частотыи второй синхронный детектор, выход которого , соединен с входом выпр шителя; & nep-t вый и второй входа: подключены к выходам -соответственно полосового , фильтра и удвоителя частоты, вход которого соединен с выходом генера тора модуляции.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК опислние изоБрете

H ABTO| CHOlViV CBNPETEJll CTBY (ОСУД ЖАТВЕННЫЙ SOM)4TEX CCOP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3408673/18-21 (22) 17. 03. 82 (46) 07.08.83. Буол. 9 29 (72) Е.П. Сапунов, A.È.Охрименко и И.A.Êóëèê (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро Донецкого физико-технического института

AH Украинской ССР (53} 621.317.44 (088,8) .(56) 1..Авторское . свидетельство СССР

9 6789957; кл. 6 0 1 и 33/08, 1973.

2. "Приборы и техника экспери-: мента, 1979, Ф 2, с. 202-205. (54} (57) МАГНИТОИЕТР, содержащий автодин с колебательньм контуром и элементом перестройки, к выходу которого подключен детектор сигнала ,поглощения, своим выходом через последовательно соединенные усилии тель низкой частоты, синхронный

„„su„„1033996 детектор и блок поиска. и слежения, подключенный к управляющеМУ входу элемента перестройки, генератор . модуляции, .соединенный с катушкой модуляции и вторым входом синхронного детектора, а также блок захвата: линии, включающий полосовой Фильтр, .вход которого подключен к выходу усилителя низкой частоты, и выпрямитель, выход которого подключен к второму -входу блока поиска и слежеи ния, отличающийся тем что с целью повышения:. чувствительнос. ти и помехозащищенности, в него введены удвоитель частоты и второй синхронный детектор, выход которого . соединен с входом вйпрямителя а пер-а. вый и второй входы подключены к,д выходам соответственно полосового, фильтра и удвоителя частоты, вход уе которого соединен с выходом генера- % тора модуляции.

1033996 модуляции и вторым входом синхронного детектора, а также блок вахвата линии, включающий полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу . усилителя низкой частоты, и выпрямитель, выход которого подключен к второму входу блока поиска и слежения, дополнительно введены удвоитель частоты и второй синхронный детектор, выход которого соединен с входом выпрямителя, а первый и второй входы подключены к выходам соответственно полосового фильтра и удвоителя частоты, вход которого сое" динен с выходом генератора модуляции., На чертеже представлена блоксхема магнитометра.

Магнитометр содержит колебатель ный контур 1 порогового генератора— автодина 2,,элемента 3 перестройки колебательного контура 1, катушку 4. модуляции, подключенную к генератору

5 модуляции. Выходы автодина 2 колебательного контура 1 и элемента 3 перестройки соединены с входом детектора б сигнала поглощения, выход которсго подключен к цепи последовательно соединенных усилителя 7 низкой частоты (УНЧ), синхронного детект тора 8 и системы 9 поиска и слежения, выход которой подключен к управляющему входу элемента З,перестройки.

Второй вход синхронного детектора

35 8 подключен к выходу генератора 5 модуляции, а выход усилителя 7 низкой частоты .соединен также. с входом устройства 10 захвата линии, включающим полосовой фильтр 11

4р удвоенной частоты модуляции, выход которого соединен с входом второго синхронного детектора 12 удвоенной .частоты модуляции,.на второй вход которого. через удвоитель 13 часто45 ты подается опорный сигнал с генератора 5 модуляции. Выход синхрон ного детектора 12 через выпрямитель 14 подключен ко второму входу системы 9 поиска и слежения.

УстРойство работает:. следующим образом. а В измеряемое магнитное поле помещается колебательный контур 1 автодина с резонирующим веществом

Частота колебательного контура

1 изменяется с помощью элемента 3 перестройки, в качестве которого ,может быть использован. варикап.

Ядерный магнитный резонанс насту пает в момент выполнения условия

60 „> 4- и, где, я

Изобретение относится к магнит-,ным измерениям и может быть использовано для автоматизации процесса измерений резонанса (ЯМР).

Известен магйитометр, содержащий автодин, колебательный контур, элемент перестройки, детектор сигнала поглощения,- усилитель низкой частоты, синхронный детектор, генератор модуляции, катушку модуляции, устройство захвата линии и блок авто .матического слежения и поиска линии .ЯМР.

Захват линии осуществляется по выходному напряжению синхронного детектора, имеющему форму первой производной сигнала поглощения при переходе последнего через резонансное значение fl) °

Недостатком данного устройства является низкая помехоустойчивость за счет появления на выходе синхронного детектора помехи (например, обусловленной работой вещательных радиостанций).

Наиболее близким ио технической

f сущности к предлагаемому является

1измеритель магнитной индукции, содержащий соединенные автодин, колебательный контур, элемент перестройки и детектор сигнала поглощения к выходу которого последовательно подключены усилитель низ кой частоты, синхронный детектор и система поиска и слежения, выход которой подключен к управляющему входу элемента перестройки, генератор модуляции, соединенный с катушкой модуляции и вторым входом синхронного детектора, а также устрой. ство захвата линии,,включающее полосовой фильтр, вход которого подключен к Йыходу детектора сигнала!пог лощения, и выпрямитель, выход которого подключен ка. второму входу системы поиска и слежения °

Условия работоспособности магнитометра — небольшой,цинамический диапазон интенсивной резонансной линии. Если при перестройке по диапазону интенсивность резонансной .линии меняется, возникает ложный захват линии (2) .

Недостатком известного устройств является низкая чувствительность и помехозащищенность.

Цель изобретени - повышение чувствительности и помехозащищеннос ти магнитометра., Поставленная цель .достигается тем, что в магнитометр, содержащий автодин с колебательным кон туром и элемертом перестройки, к выходу которого подключен детектор сигнала поглощения своим выходом . через последовательно соединенные усилитель низкой частоты, синхрон- . ный детектор и блок потока и слежени подключенный к управляющему входу элемента перестройки, генератор моду-„ ляции, соединенный с катушкой > - частота резонансау гиромагнитное отношение, постоянное для данного резоиирукщего веществом;

1033996

В магнитометре . предусмотрено два режима работы: режим поиска резонансной линии и режим слежения ...15 эа.полем.

В режиме поиска происходит последовательная перестройка колебательного контура 1 до тех. пор, пока частота его колебаний не станет рав- д) ной -резонансному значению яп . Резонансное поглощение высокочастотной энергии веществом детектируется детектором 6 сигйала поглощения, на выходе которого появляется сигнал, 25 содержащий компоненту основной частоты модуляции К„ и ее высшие гармоники - 2-ю, 3-ю и-т.д., амплитуды. которых пропорционалвны интенсивности резонансного поглощения. Выходной сигнал детектора 6 сигнала поглощения (усиленный в УНЧ 7 поступает на первый вход синхронного детектора 8, на второй вход которого пс дается опорный сигнал частотой Х„, с генератора 5 модуляции. Выходной сигнал синхронного детектора 8 представляет собой первую производную линии поглощения и выглядит в виде разйополярного напряжения, при расстройке относительно центра 40 .резонанса, равного нулю или: в центре резонанса. Этот сигнал поступает на вход системы 9 поиска ислежения . Выходное напряжение системы 9 поиска и слежения воэдей- 45 .ствует на элемент 3 перестройки.. перестраивая частоту по диапазону в режиме поиска и подстраивая ее к центру реэойайса в режиме слежения.

Понск прекращается в момент, когда 5() . частота колебательного контура 1 соответствует центру линии йоглощеэ ния или близка к ней по сигналу с выхода устройства 10, линии захвата..

Работа Устройства 10 захвата основаРедактор В.Пилипенко

Составитель М.Бухаров (Техред Ж.Кастелевич Корректор О.Билак

Заказ 5619/49, Тираж ?10 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытйй

113()35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IIIIG Патент, r..Óæroðoä, ул. Проектная, 4

Н вЂ”. напряженность измеряемого магнитного поля. .. p момент резонанса происходит поглощение высокочастотной энергии автодина 2 резонирующим веществом, Ма нитное лоле модулируе я 5 . высокочастОтным синусоидальным сигналом (частотой Фм ) около резонансного;значения . Модуляция осуществляется с помощью катушек

4 модуляции, питаемых генератором, 5 модуляции.

1 на на выделении из сигналов ЯМР напряжения удвоенной частоты модуля-, ции 2 f которое. отсутствует в прдделах ширины линии резонанса.

Напряжение частоты 2Е„„ содержащееся в .выходных импульсах УНЧ 7, вы деляется полосовым фильтром ll настроенным на удвоенную частоту модуляции. 2Е . При настройке- на центр резонансной линии напряжение основной частоты модуляции Е на выходе детектора 6 сигнала поглощения и УНЧ 7 равно нулю, при смещении относительно нуля оно меняет фазуи достигает максимума по обеим сторонам от центра резонансной линии в точках, равноотстоящих от него на половину ширину. линии поглощения. для слежения используется участок равноотстоящий от центра линии поглощФ" ния йа половину ее ширины.

Напряжение второй гармоники частоты модуляции на выходе детектора б .сигнала поглощения в УНЧ 7максимапь" но в центре линии поглощения, а вточках максимума напряжения основной частоты модуляции оно меняет фазу, одновременно уменьшаясь по амплитуде по мере удаления от центра. Выходные импульсы второго синхрон ного детектора 12 меняют по тярность при смене фазы входного сигнала включенный на его выход выпрямитель

l4 пропускает импульсы, полярность которых соответствует центральному участку линии резонансного поглощен ния, где возможен режим. слежения.

И таким образом напряжение с выхода выпрямителя 14 осуществляет перевод системы 9 поиска и слежения из режима пойска в режим слежения.

Введение второго синхронного дВтектора 12 удвоенной частоты модуляции в устройство захвата приводит к расширению динамического диапазона интенсивностей линий резонансного поглощения, в результате чего появляется возможность использовать в качестве образцов вещества, дающиеслабый сигнал ЯМР, что равноценно повышению чувствительности магнитометра.

Кроме того вследствие наличия фаэовой избирательности ваорого синх.ронйого детектора, повышается; помехозащищенность устройства в ре-, жиме слежения.