Ядерно-прецессионный магнитометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советски

Социалистическими

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт, свидетельства ¹â€”

Заявлено 23.111.1970 (№ 1415477/26-25) М. Кл. G 01ч 3/00 с присоединением заявки—

Приорятет

Опубликовано 11.1Ч.1972. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 19Х11.1972

Комитет по делам изобретений и отнрь тий ори Совете Министров

СССР

УДК 550.834(088.8) Авторы изобретения! !

i;4n

f с

С. Н. Брискин, С. С. Вандер, Ю. Д. Долинский, Д. Ш. и К. К. Поляков

Заявитель

Особое конструкторское бюро Министерства геологии СССР

ЯДЕРНО-ПРЕЦЕССИОННЫЙ МАГНИТОМЕТР

Йзобретение относится к области геофизйческих магнитных исследований, а именно, к приборам для измерения напряженности магнитного поля.

Известен ядерно-,прецессионный магнито- 5 метр с электронными счетчиками, работающий про принципу счета числа периодов ядерной прецессии за фиксированный интервал времени. Основными узлами такого магнитометра являются; магниточувствительный дат- ip чик (МЧД), умножитель частоты ядерной прецессии, генератор эталонной частоты, формирователь времени счета, схема совпадений и счетчик папря>кенности магнитного поля.

Счетчик соединен со схемой совпадений, ко- 15 торая одним входом через умно>китель частоты подключена к МЧД, а другим входом через формирователь времени счета — к тенератору эталонной частоты. Формирователь времени счета, подсчитывая определенное 20 число, периодов эталонной частоты, формирует постоянный временной интервал, в течение которого умноженная частота ядер|ной процессии проходит через схему совпадыий на счетчик. Число, зафиксированное н а этом 25 счетчике по окончании временного интервала, является цифровым кодом напряженности магнитного поля.

Недостатком такого магнитометра является наличие в нем широкополосного умножителя 30 частоты, снижающего его надежность и имеющего большие габариты и высокую стоимость, .поскольку индуктивности фильтров умножителя сложны в изготовлении, а умножитель в целом требует тщательной настройки.

Целыю изобретения является создание,простого и надежного ядерно-,прецессионного магнитометр а с измерительным блоком,,полностью реализуемым на элементах цифровой техники, которые серийно выпускаются промышленностью в микроминиатюрном исполнении.

Цель достигается благодаря тому, что схема совотаде ний соединена с установочными входами счетчика»ладших разрядов; вход счетчика младших разрядов через вторую:схему совпадений соединен с формирователем време ни счета и со счетчиком с переменным коэффициентом пересчета, подключенным к генератору эталонной частоты и к стар шихт разрядам счетчика периодов эталонной частоты. Последний через третью,схему совпадений соединен с генератором эталонной частоты, а второй вход третьей,схемы совпадений через счетчик периодов ядерной прецессии соединен .с»arниточувствительным датчиком. Для повышения точности .счетчик с переме нным коэффи циентом пересчета дополнительно подключен к

335649 периодов эта65 младшим разрядам счетчика лонной частоты.

Сущность изобретения заключается в следующем. Счетчик |напряженности магнитного поля разбивается на две части: в одну входят старшие разряды, в другую — младшие. Состояние старших и младших разрядов определяется раздельно. Счетчик, образующий старшие разряды, подсчитывает число полных периодов ядерной прецессии (без умножения частоты ядерной .прецессии) за фиксированный интервал времени. Последний период ядер ной прецессии остается незаконченным и используется для о пределения состояния младших разрядов следующим образом:,подсчитывается число периодов эталон ной частоты за несколько периодов ядерной прецессии; полученное число делится на постоянную величину, определяемую требуемой точностью измерения напряженности магнитного поля и количеством .периодов ядерной прецессии, в течение которых подсчитывается число периодов эталонной частоты. Целая часть полученного частного определяет число,периода|в этало нной частоты, которое характеризует вспомогательный временной интервал. Количество таких вспомогательных интервалов, подсчитанное за незавершенную часть последнего периода ядер ной прецессии, и определяет состоя ние младших разрядов счетчика напряженности магнитного, поля. Если же полученная при этом точечность оказывается недостаточной, то дробные разряды частного используются для изменения длительности отдельных вспомогательных временных интервалов на один период эталонной частоты.

Благодаря этому исключают из магнитометра умножнтель частоты ядерной прецессии, содержащий частотно-зависимые элемеHты, и тем самым повы ша|от надежность магнитометра.

Функциональная схема предлагаемого ма;нитометра приведена на чертеже.

Магнпточувствнтельный,дат пя 1 через схему совпадений 2 соединен со,счетчиком 8 и с установочными входами счетчика младших разрядов 4. Счетчики 8 и 4 образуют выходной регистр 5, Генератор эталонной частоты

6 соединен с формирователем 7 времени счета, второй вход которого подключен к датчику 1. Выход формирователя 7 соединен со схемой совпадений 2 и со второй схемой совпадений 8, выход которой подключен ко входу счетчика младших разрядов 4. Второй вход схемы совпадений 8 через счетчик 9 с переменным коэффициентом пересчета соединен с генератором эталонной частоты 6. Управляющие входы счетчика 9 подключены к старшим разрядам счетчика 10 периодов эталонной частоты. Вход счетчика 10 через третью схему совпадений Ii1 соеди|нен с ге|нератором эталонной частоты б. Второй вход схемы совпадений 11 через счетчик 12 периодов ядерной прецессии соединен с датчиком 1.

Работает устройство следующим образом.

IO

Формирователь 7 времени .счета подсчитывает определенное число периодов эталонной частоты, наступающее,на его вход с выхода генератора эталонной частоты б, формирует временной интервал зада нной длительности.

Н", управляющий ьход формирователя 7 поступает сигнал с выхода датчика 1. Этим достигается синхронизация начала заданно,0 временного интервала (с точностью до периода эталонной частоты) с началом периода

ЯдеРноЙ IIPI 1IBccHH.

С выхода формирователя 7 на один из входов схемы совпадений 2 поступает разрешающий сигнал, и сигнал с выхода датчика 1 через эту же схему совпадений в течение заданного временного интервала поступает на вход счетчика 3. По окончании заданного Временного интервала на счетчике 8 оказывается зафиксированным код, численно равный старшим разрядам напря>кенности магнитного поля.

Одновремспно с определением старших разрядов на пря>кенности магнитного поля производится подсчет количества периодов эталонной частоты за определенное число периодов ядерной процессии. Для этого сигнал с выхода датчика 1 наступает иа вход счетчика 12 периодов ядерной прецессии, с выхода которого на один из в адов схемы совпадений 11 в течение заданного числа периодов ядерной прецессии поступает разрешающий сигнал, и импульсы с генератора 6 проходят через схему совпадений 11 па вход счетчика

10 периодов эталонной частоты.

Результат, полученный на счетчике 10, делится на число, зависящее от требуемой точности и от коэффициента пере чета счетчика

12, равного количеству периодов ядерной прецессии, в течение которых считаются периоды эталонной частоты. Этот .делитель выбирается равным целой положительной степени основания системы счисления, в которой работаст устройство, и тогда операция деления эквивалент на разделению счетчика 10 на страшие и младшие разряды, причем старшие разряды образуют целую часть, а младшие разряды — дробную. Делитель является постоянным числом, и разделение счетчика 10 всегда одинаково. Старшие разряды счетчика

10 управляют счетчиком 9 с переменным коэффициентом пересчета таким образом, что его коэффициент пересчета оказывается равным целой части полученного частного или на единицу больше этого числа. В первом случае получают приближенное значение частного по недостатку, во втором — по избытку.

Счетчик 9 с переменным коэффицие нтом пересчета может быть реализован, например, на основе счетчика и узла его установки в HB÷àëüHîå состояние. Вход этого счетчика соединяется с генератором эталонной частоты 6, а установочные входы через узел начальной установки — со старшими разрядами счетчика 10 периодов эталонной частоты. В течение

335649

- 5

15 г0

50 временного и нтервала, задаваемого формирователем 7, выходные импульсы счетчика 9 через схему совпадений 8 поступают на вход счетчика 4. Так .как каждым выходным ихгпульсом датчика 1 счетчик 4 устанавливается в исходное, состояние, то по окончании заданного временного интервала на счетчике 4 окажется записанным число, равное количеству периодов выходных импульсов счетчика 9 за временной интервал от конца последнего полного периода ядерной прецессии до конца заданного временного интервала. Это число определяет младшие разряды кода папряжснности магнитного, поля. Таким образом, на выходном регистре б по окончании заданного временного интервала оказывается зафигксированным число, равное напряженности измеряемого магнитного поля.

Если при заданной частоте генератора эталонной частоты б точность описанного устройlcтва окажется недостаточной, то для повы шения ее следует учесть дробную часть частного, зафиксированного на счетчике 10, т. е. учесть состояние младших разрядов счетчика 10.

В этом случае счетчик с переменным коэффициентом пересчета дополнительно подключается к младшим разрядам счетчика 10 периодов эталонной частоты, причем счетчик с переменным коэффициентом пересчета реализуют, например, на основе счетчика, узла его установки .в начальное состояние, схемы блокировки или добавления импульса, де шифратора и счетчика тактов. Дробная часть учи гывается за счет того, что счетчик 9 меняет коэффициент пересчета в течение одного периода ядерной прецессии в зависимости от состояния младших разрядов счетчика 10.

Для этого вход счетчика 9 подключается к генератору эталонной частоты б через схему блокировки или добавления импульса. Одна группа входов этой схемы соединяется с млад.шими разрядами счетчика:периодов эталонной частоты 10, а другая гр уппа входов через дешифратор и,счетчик тактов — с выходом счетчика 9.

Состояние счетчиков 8 и 4 определяется аналогично описанному. Но в зависимости от состояния младших разрядов счетчика 10 в определенные, промежутки между двумя выходными импульсами счетчика 9, задаваемые дешифратором, блокируется один импульс из числа поступающих на вход счетчика, в результате промежуток времени между дву мя выходным и импульсами счетчика увеличива. ется на один период эталонной частоты (при работе по недостатку) или в последовательность входных им пульсов счетчика добавляется один импульс, и промежуток времени между двумя выходными импульсами счетчика сокращается на один период эталонной частоты (при работе,по избытку).

Если устройство использует двоичную систему счисления, то алгоритм работы схемы добавления илп вычитания импульса может быть, например, следующим: если, старший из группы младших разрядов счетчика 10 находится в единичном состоянии, то изменяется длительность каждого второго интервала между выходными импульсами счетчика 9; если следуюц ий за старшим разряд из группы младших разрядов счетчика 10 находится в единичном состоянии, то изменяется длительность каткдого четвертого интервала и т. д. Выделение нуткных и нтервалов производится с помощью дешифратора и счетчика тактов. Изменение длительности интервала происходит при совпадении номера интервала и единицы в соответствующем младшем разряде счетчика 10.

Предмет изоб р етени я

l. Ядерно-препессионный магнитометр с цифровой регистрацией, содержащий магниточувствительный датчик, схемы совпадений, генератор эталонной частоты, формирователь времени счета и счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, схема совпадений соеди не на с установочными входами счетчика младших раз. рядов, вход счетчика младших разрядов через вторую схему .совпадений соединен с формирователем времени счета и со счетчиком с переменным коэффициентом пересчета, подключенным к генератору эталонной частоты и к старшим разрядам счетчика периодов эталонной частоты, который через третью .схему совпадений соединен с генератором эталонной частоты, а второй вход третьей схемы совпадений через счетчик:периодов ядерной прецессии соединен с магниточувствительным датчиком.

2. Магнитометр по п. 1, от.гичаюигийся тем, что счетчик с,переменным коэффициентом пересчета дополнительно подключен к младшим разрядам счетчика периодов эталонной частоты.

335649 с

Редактор Т. Орловская

Корректор Л. Орлова

Заказ 2188/II Изд. № 958 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, jK-35, Раушская нгб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Е. Вишняков

Техред 3. Тараненко

I

Ядерно-прецессионный магнитометр Ядерно-прецессионный магнитометр Ядерно-прецессионный магнитометр Ядерно-прецессионный магнитометр 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к морским геофизическим исследованиям и может быть использовано для выполнения съемки геомагнитного поля (ГМП) на акватории с целью обследования характерных аномалий ГМП с повышенной точностью в интересах решения конкретных прикладных задач вооруженных сил и народного хозяйства. Сущность изобретения заключается в том, что на буксируемой гондоле создают намагниченные импульсы с заданными параметрами источников магнитных импульсов, а на буксируемом судне измеряют трехкомпонентным магнитометром, оси (х, у, z) которого ориентируют относительно диаметральной плоскости буксируемого судна, и стабилизируют в горизонте, напряженность магнитного поля при наличии и при отсутствии создаваемых намагниченных импульсов, съемку геомагнитного поля на акватории осуществляют по замкнутым запланированным съемочным галсам начинают каждый съемочный галс с прохождения гондолой с магнитометром через место расположения опорного магнитного пункта и заканчивают его прохождением гондолы с магнитометром на том же опорном магнитном пункте или на другом опорном магнитном пункте, фиксируют измеренную напряженность геомагнитного поля магнитометром в моменты прохождения гондолы через место расположения опорного магнитного пункта в начале и в конце съемочного галса, определяют вычислительным путем последовательно приращение между выбранными смежными значениями измеренных напряжений геомагнитного поля вдоль съемочного галса, начиная с измеренного значения на опорном магнитном пункте и заканчивая измеренным значением напряженности геомагнитного поля на втором опорном магнитном пункте или на начальном пункте, по полученным данным вычисляют истинные значения напряженности геомагнитного поля и их истинные геодезические координаты на акватории съемки. Технический результат - повышение точности съемки ГМП на акватории буксируемым магнитометром. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх