Магнитометр
МАГНИТОМЕТР,, содержащий кварцевый генератор возбуждения, через конденсатор связи соединенный с измерительным контуром с тонкопленочным магниточувствйтельным сердечником, и амплитудный детектор, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента преобразования , в него введен включенный между измерительным контуром и амплитудным детектором умножитель глубины амплитудной модуляции, состоящий из одностороннего ограничителя, конденсатора связи и параллельного колебательного контура, причем ограничитель выполнен на двух последовательно включенных между шинами питания полевых транзисторах разного типа проводимости с изолированным затвором, затворы транзисторов -подключены к измерительному контуру, а стоки соединены друг с другом и через конденсатор связи подключены к параллельному колебательному контуру, настроенному на частоту возбуждения, к которому под (0 ключен амплитудный детектор.
CQO3 СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (19) (И) ago G 01 R 33/02
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3491968/18-21 (22) 01.09.82 (46) 23.09.84. Бюл. Р 35 (72) Ю.В. Бондаревский (53) 621.317.44(088.8) (56) 1. Патент ФРГ N - 1909435, кл. G 01 R, 1971 (прототип) . (54) (57) МАГНИТОМЕТР,„содержащий кварцевый генератор возбуждения, через конденсатор связи соединенный с измерительным контуром с тонкопленочным магниточувствительным сердечником, и амплитудный детектор, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения коэффициента преобразова, ния, в него введен включенный между измерительным контуром и амплитудным детектором умножитель глубины амплитудной модуляции, состоящий из одностороннего ограничителя, конденсатора связи и параллельного колебательного контура, причем ограничитель выполнен на двух последовательно включенных между нинами питания полевых транзисторах разного типа проводимос! ти с изолированным затвором, затворы транзисторов подключены к измерительному контуру, а стоки соединены друг с другом и через конденсатор связи подключены к параллельному колебательному контуру, настроенному на частоту возбуждения, к которому под- В ключен амплитудный детектор.
1114996
Изобретение относится к технике магнитных измерений и может быть использовано при анализе слабых магнитных полей (0,1-100 нТл).
Наиболее близким к изобретению 5 по технической сущности является магнитометр, содержащий генератор возбуждения, конденсатор связи, измерительный контур с тонкопленочным магниточувствительным сердечником и
10 амплитудный детектор 51).
Уровень полезного сигнала в известном магнитометре обусловлен эффективностью воздействия измеряемого магнитного поля на амплитуду 15 напряжения на контуре. Эта эффективность определяется добротностью измерительного контура и крутизной зависимости магнитной проницаемости пленочного сердечника от измеряемого 2О магнитного поля. Величина этих параметров ограничена и определяет уровень полезного сигнала на выходе магнитометра, а соответственно и его коэффициент преобразования, определяемый как- К,„= ЬЕВы /ЬН, В различных областях науки и техники требуют .ся измерения магнитных полей в диапазоне 0,1 100 нТл. Для этой цели наиболее пригодны магнитометры, подоб- щ ные известному устройству, но имеющие более высокий коэффициент преобразования Кп.
Целью изобретения является увеличение коэффициента преобразования магнитометра.
Эта цель достигается тем, что в магнитометр, содержащий кварцевый генератор возбуждения, через конденсатор связи соединенный с измеритель4G ным контуром с тонкопленочным магниточувствительным сердечником, и амплитудный детектор, введен включенный между измерительным контуром и амплитудным детектором умножитель глубины
45 амплитудной модуляции, состоящий из одностороннего ограничителя, конденсатора связи и параллельного колебательного контура, причем ограничитель выполнен на двух последовательно включенных между шинами питания полевых транзисторах разного типа проводимости с изолированным затвором, затворы транзисторов подключены к измерительному контуру, а стоки соединены друг с другом и через конденсатор связи подключены к параллельНому колебательному контуру, настроенному на частоту возбуждения, к которому подключен амплитудный детектор.
На чертеже показана принципиальная электрическая схема устройства.
Кварцевый генератор возбуждения выполнен по схеме емкостная трехточка" на транзисторе 1. Кварцевый резонатор 2 включен между коллектором и базой транзистора 1. База транзистора через резистор 3 подключена к источнику питания и через конденсатор 4 к земле. Коллектор транзистора
1 через дроссель 5 подключен к источнику питания, а через конденсатор 6 связи к измерительному контуру, состоящему из катушки 7 индуктивности, конденсатора 8 и затворам полевых транзисторов 9 и 10 умножителя глубины амплитудной модуляции. Катушка 7 измерительного контура снабжена тонкопленочным магниточувствительным сердечником 11, ось легкого намагничивания которого показана стрелкой
12, и включенного параллельно катушке конденсатора 8. Стоки транзисторов
9 и 10 подключены друг к другу и через конденсатор 13 связи к параллельному колебательному контуру, который состоит из катушки 14 индуктивности и конденсатора 15. К этому же выводу контура подключен амплитудный детектор, в качестве которого используется эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе t6. Про тивоположный вывод контура подключен к опорному диоду 17, зашунтированному конденсатором 18. Диод 17 в прямом направлении через резистор 19 подключен к источнику питания. В цепи эмиттера транзистора 16 включен параллельный фильтр низкой частоты из резистора 20 и конденсатора 21, с которого снимается полезный сигнал.
Устройство работает следующим образом.
Кварцевьпi генератор возбуждения через конденсатор в связи подает напряжение на измерительный контур, который расстроен по отношению к частоте подаваемого на него сигнала.
Расстройка измерительного контура при отсутствии измеряемого магнитного поля выбирается такой величины, чтобы частота напряжения возбуждения приходилась на верхнюю границу полосы пропускания. Благодаря этому измерительный контур для напряжения воз1114996
Составитель В. Багин
Редактор И. Шулла Техред М .Надь Корректор В. Бутяга
Заказ 6764/32 Тираж 710 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 буждения имеет емкостное сопротивление.
Измеряемое магнитное поле, направленное вдоль оси легкого намагничивания сердечника 11, вызывает изменение индуктивности катушки 7, а соответственно и собственной резонансной частоты измерительного контура.
При этом по закону измеряемого магнитного поля происходит изменение 10 емкостного сопротивления измерительного контура, а соответственно и высокочастотного напряжения на нем.
Напряжение, снимаемое с измерительного контура, подается на ограничи- 15 тель умножителя амплитудной модуляции.
Ограничитель умножителя амплитудной модуляции пропускает верхнюю часть полуволн приходящего сигнала. При этом в спектре выходного сигнала or- 2p ,раничителя умножителя амплитудной модуляции появляется высокочастотная составляющая напряжения возбуждения с умноженной глубиной амплитудной модуляции. 25
Напряжение возбуждения с умноженной глубиной амплитудной модуляции снимается с выхода ограничителя умножителя амплитудной модуляции, передается через конденсатор 13 связи и выделяется с помощью параллельного колебательного контура из катушки 14 индуктивности и конденсатора
15, настроенного на частоту возбуждения. Напряжение, приложенное к. контуру, детектируется и подается на выход схемы.
Умножение глуСины модуляции происходит потому, что благодаря одностороннему ограничению уменьшается знаменатель V в формуле глубины амплиaV туднои модуляции m = — в то вреь
Чо как числитель ьЧ остается неизменным (о — амплитуда напряжения возбуждения на выходе ограничителя при отсутствии измеряемого поля; aU — приращение амплитуды напряжения возбуждения под действием измеряемого поля).
В результате введения умножителя глубины амплитудной модуляции в предлагаемом магнитометре по сравнению с известным коэффициент преобразования увеличивается в 10-15 раз.
