Устройство для измерения магнитного потока

 

Изобретение может быть использовано в геоэлектроразведке. Цель изобретения - повытение точности измерения магнитного потока. Устройство содержит генератор 1 в.ысокой частоты модулятор 2, усилитель 3 высокой частоты , амплитудный детектор 4, синхронные детекторы 5 и.11, интегратор 6, блоки 9 и 10 опорного сигнала, узкополосный фильтр 12 низких частот и криостат 15 с размещенными в нем сверхпроводящим квантовым интерфе - ренционным датчиком 7 с одним перехо дом Джозефсона и резонансным контуром 8. Для достижения поставленной цели введены детектор 13 шума, блок 14 регулирования и образованы новые функциональные связи, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1387676 (51)5 G 01 R 33 03

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

) Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 4049146/21 (22) 04,04.86 (46) 23.03.91. Бил. М 11 (71) Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья (72) Я.И .Гитарц и С.В.Форганг (53) 621.317.44(088..8) (56) Авторское Свидетельство СССР

М 995611, кл. С 01 R ЗЗ/02, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМКРЕНИЯ ИАГНИТНОГО ПОТОКА (57) Изобретение может быть использовано в геоэлектроразведке. Цель изобретения — повьппение точности измерения магнитного потока. Устройство содержит генератор 1 высокой частоты, модулятор 2, чсилитель 3 высокой частоты, амплитудный детектор 4, синхронные детекторы 5 и .11, интегратор 6, блоки 9 и 10 опорного сигнала, узкополосный фильтр 12 низких частот и криостат 15 с размещенными в нем сверхпроводяпв м квантовым интерфе ренционным датчиком 7 с одним перехо дом Джозефсона и резонансным контуром 8, Для достижения поставленной цели введены детектор 13 шума, блок 14 регулирования и образованы новые функциональные связи. 3 ил.

1387676

Изобретение относится к устройствам для магнитных измерений и может быть использовано в геоэлектрораэведке, Целью изобретения является поньш ение точности измерения магнитного потока, На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема блока регулирования; на фиг. 3 - диаграммы, иллюстрирующие работу устройства, где а — BAX устройства (зависимость амплитуды напряжения 0 на резонанс-. ном контуре от уровня тока i генера-. тора высокой частоты); б — соответствующая кривой а шумоная характеристика устройства (зависимость эффективного напряжения шумов 0„ на выхо- 20 де детектора шума от уровня тока i ), в — форма огибающей тока i но времени при четырех различных уровнях этого тока, г — кривые, показывающие соответствующие этим амплитудам из- 25 менения эффективного напряжения шумов Бш, д — зависимость выходного сигнала Пука узкополосного фильтра низких частот (ФНЧ) от уровня тока а

Хг о PQ

Устройство для измерения магнитного потока (см. фиг. 1) содержит последовательно соединенные генератор высокой частоты 1, модулятор 2, усилитель высокой частоты 3, амплитудный детектор 4, первый синхрон= ный детектор 5 и интегратор 6, выход которого соединен с выходом модулятора 2, сверхпроводящий квантовый интерфереяционный датчик 7 с одним переходом Джоэефсона, индуктинно связанный с резонансным контуром 8, подключенным к выходу модулятора 2, первый блок 9 опорного сигнала, первый выход которого соединен с выходом модулятора 2, а второй выход — с вторым входом первого синхронного детектора

5, а также последовательно соединенные второй блок 10 опорного сигнала, второй синхронный детектор 11 и узкополосный ФНЧ 12, причем второй выход второго блока 10 опорного сигнала соединен с первым входом модулятора 2, . второй вход синхронного детектора 11 через детектор 13 шума связан с выходом интегратора 6, а выход уэкополос- 5 ного ФНЧ 12 через блок 14 регулирования подключен к второму входу модулятора 2, Сверхпроводящий квантовый интерференционный датчик 7 с одним переходом Джоэефсона и резонансный контур 8 помещены в криостат 15 с жидким гелием .

Блок регулирования 14 (см. фиг. 2) состоит иэ формирователя 16 импчльсон

"окончания регулировки тока",триггера

17, антогенератора 18, счетчика-дешифратора 19 и цифроаналогового преобразователя 20.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерений включают электропитание всех узлов. С выхода блока 14 регулирования поступает на модулятор 2 медленно нарастающий сигнал Пнр . Под воздействием сигнала

Uqp и выходного напряжения Пм второ -. го блока 10 опорного сигнала на соответствующие входы модулятора 2 начинается увеличение модулированного по амплитуде тока i„. (см. фиг. 3,н). При этом форма сигнала модуляции 0м может быть гармонической либо логической (меандр), а глубина модуляции выбирается такой, чтобы размах огибающей тока i< составлял 15...20% абсолютной длины первого пологого учаетка ВАХ (см. фиг. З,а и н).

Иодуляция тока х„ приводит к появлению н эфФективном напряжения шумов

U на выходе детектора 13 шума переменной состанляющей 0ш с.формой и частотой сигнала Пк. Если несущая тока ip соответствует восходящим участкам шумовой характеристики (см.фиг.

3 б) то сигналы Пш и Им синфаэны, при соответствии несущей тока хг ниспадающим участкам шумовой характерисI %,l тики сигналы U и Пм противофазны, Сигнал U поступает на вход второго синхронного детектора 11, управляемого напряжением Ц1 первого выхода второго блока 10 опорного сигнала.

В результате обработки напряжения Ug синхронным детектором 11 и узкополосяым ФНЧ 12 на выходе последнего появляется сигнал Осрами, управляющий блоком 14 регулирования и. являющийся квадратурой

Uq„„ = — — U, П d = U> ° П„чйе (1)

1 где Т вЂ” период сигнала U„, Учитывая приведенные выше соображения о форме сигнала, нетрудно показать, что при малом по сравнению

138767f с первьгм пологим участком ВЛХ размахе огибающей тока i н прн соотношении частот сигналов первого и второго выходов второго блока опорного сигнала, равном нечетному целому числу, сиг- нал квадратуры представляет собой производную от U по медленно меняющейся во времени несущей тока з

При этом абсолютная величина, н следовательно, точность в определении Угрнц будут тем выше, чем больше количество интенсивных гармоник сигнала 6ггг дадут свой вклад в общий сигнал квадратуры. Поскольку интенсивность гармоник напряжения U падает с увеличением их порядкового номера, необходимо учитывать низшие иэ них, начиная с первой. Из выражения .(1) непосредственно следует, что для этого частоты сигналов U и Бггг должны быть одинаковыми.

Как видно иэ фиг. 3,г знак напряжения Уфягг однозначно связан со зна- 2 ком углового коэффициента характеристики (см. фиг. З,б), и в точке минимума шумов устройства он меняется с отрицательного на положительный.

При первой такой инверсии знака напряжения Пгргггг в блоке 14 регулирования вырабатывает импульс "окончаННе регулирования" и напряжение Usp иа выходе блока 14 регулирования фиксируется. В результате процесс регу35 лировки тока 1г прекращается. При этом величина тока if соответствует оптимальному рабочему режиму устройства.

Формула изобретеннгг устройство для измерения магнитного потока, содержащее ггоследовггтелвно соединенные генератор высокой сВс тоты, модулятор, усилитель высокой частоты, амплитудггый детектор, первый синхронный детектор и интегратор

) выход которого соединен с выходом модулятора, сверхпроводящий квантоний интерференционный датчик с одним переходом Джозефсона, нндуктивно связанный с резонансным контуром, подключенным к выходу моуГулятора, первый блок опорного сигнала, первый выход которого соединен с выходом модулятора, а второй выход подключен к второму входу первого синхронного детектора, а также последовательно соединенные второй блок опорного сигнала, второй синхронный детектор и узкополг Сный фильтр низких частот, причем второй выход второго блока опорного сигнала соединен с первым входом модулятора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены детектор шума и блок регулирования, причем вход детектора шума соединен с выходом интегратора, а выход — с вторым входом второго синхронного детектора, выход блока регулирования подключен к второму входу модулятора, а вход — к выходу узкополосного фильтра низких частот, при этом частоты сигналов с первого и второго выходов второго блока опорного сигнала равны между собой.

1387676

Составитель А.Давеев

Редактор T.Çóáêîâà Техред Й.дндык Корректор В.Гирняк Тираж 425 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

333035,. Иосква, Ж-35, Раушская наб., д..4/5., Заказ 1059

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Унгород, ул. Проектная, 4