Магнитометрический частотный преобразователь

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕ ГЕН ИЯ

Соеэ Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 21.! V.1971 (№ 1651453/18-24) с присоединением заявки хэ—

П р иор итет—

Опубликовано 29.Ч.1973. Бюллетень ¹ 25

Дата опубликования описания ЗО.IX.1973

М. Кл. Н 01s 3/10

Комитет по делам иэооретеиий и открь тий пли Солью Иииистооэ

СССР

УДК 621.324.26(088.8) Авторы изобретения

A. П. Лысенко, В. Б. Кудрявцев и Б. H. Румянцев

Заявитель

МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИЙ ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к област:i автоматики.

Известны метрические частотные преобразователи, содержащие две магнитные системы с установленными в них рабочим,и опорным квантовыми, датчиками, обмотки которых подключены через усилители к фотодетектору и фазо вому детектору, а также генерато|р высокой частоты, подключенный через блок управления к выходу фазового детектора и соединен ный со спектральной лампой, перед которой установлен круговой поляроид.

Недостаткам таких преобразователей является низкая помехозащищенность от воздействия внешних магнитных полей помех.

Предложенное устройс во отл ичастся тем, что оно содержит магнитный компенсатор, сверхпроводящий экран с укрепленными в нем световодами и блок криостата, вход котоDoãо соединен с выходом блошка управления.

Магнитные оистемы вместе с рабочим и олорным квантавыми датчиками помещены внутрь свер«хп рово дящего экрана и соединены световодами, расположенными на одной оси между круговым поляра«адом и фотодетектором.

Магнитный компенсатор установлен в магнитной системе с опорным датчи|ком и подключен к выходу фазового детектора. Магнитные системы рабочего и опорного датчиков выполнены в виде сферических обмото к, установлен- З0 ных плоскостью витков под углом к направлению распространения света в световадах и обоих квантовых датчиках.

Это,позволило п овысить ломехоустойчивость и упростить ко инструкцию устройства.

На чертеже показа на схема магнита«метричес кого частотного преобразователя.

Он содержит сверхпроводя щий экран 1, рабочий квантовый датчик 2, опорный квантовый датчик 8, магнитные системы 4, оветоводы 5, круговой,поляроид б, спектральную лампу 7, фотодетектор 8, сферические обмотки 9, магнитный .компенсатор 10, усилители

11 и 12, фазовый детектор 18, генератор высокой частоты 14, блок управления 15 и блок криостата lб.

Квантовые датчики 2,и 8 окружены магнитными системами 4 и помещены в сверхпроводящий экран 1. Возбуждение (этакачка) раоочего вещества датчиков (2 и 8) осуществляется монохроматичеоким, поляризованным на круговом поляроиде б светом, поступающим по световодам 5 от спектральной лампы 7, питаемой высокочастотным генератором 14. На выходе квантовых датчиков 2 и

8 установлен фотодетектор 8. В схеме преобразователя имеются усилители 11 и 12, фазовый детектор 18 и блок управления 15.

Для коррекции поля в объеме опорного датчика установле«н магнитный иомпенсатор 10, 385369 а для перевода и поддерживания экра!на 1 в сверхпроводящем соcгояни! блок автоматики криостата 16 (ириостат .на чертеже пе показан).

Мапнитные системы датчи!ков 2 и 8 выполнены в виде двух сфери чески. обмотс!к 9, уложенных таким о бразом, что плоскость витков составляет 45 к направлению распространения света в дагчи!ках 2 и 8, что необхОдимо для получения наилу!ч!шего отношения сигналшум па их выходе. Магнитная система в виде двух сферичес!ких обмоток 9 не создает магнитного поля в оиружающем ее пространстве, Обеспечивая одновременно однородность магнитного поля Вн гри мигпитяой систе!%!ы.

Это обстоятельство весьма важно в связи с использованием сверхпроводящего эп<рана 1, когорый при переходе в еверхлроводящее состоян!ие «замораживает» магнитный поток, имеющийся в его объеме. Этот магнитный поток используется при работе п!реобразователя начального уровня поляризации. П!рименение дополн!ительной магнитной системы, создающей магнитное, поле для начальной поляризации нецелесообразно, та к как при внешнем ее ра!сполюжении,по отношению к э!кра!!у изменение и!а гнитного поля может только изменить ток в сверхпроводящем контуре так, чтобы полный поток,,пронизывающий этот KOI!тур, был неизменным, а при расположении внутри сверхпроводящего контура vcJIoiKняется теплоотвод.

Применение волоконных световодов 5 дает возможность создать большой монохроматический световой поток и в десятки раз уменьшить выделение тепла в полости магнитной системы, так как тепло лампы и инфракрасные лучи не про нииают в полость преобразователя. Использование с ветово!дов 5, способ- 4О нык принимать любую а пертуру на входном торце пучка сте!к!лян ных волокон, позволяет сосчетать волоконнооптические элементы со спектральной лампой 7 и фотодетектором 8 преобразователя и .исключить оптические линзы из схемы.

Преобразователь работает следующим об.р а.зоы.

При включении преобразователя независи,мо от наличия н!а !иходе блока уцра вления кон дроли!руем Ого параметра, он автом атичесии ко!рректируется. Для этого с блока yi!paIIления 15 подается стабилизированное значение тока в магнитные системы pai6o ei!o и опорного датчиков, в!клю!чается блок автоматики,криостата 1б, обес!печи вающий перевод экрана 1 в сверхпроводящее состояние, и высакочаеготный генератор 14 питания спектральной ла м!пы 7. Фазовый детектор 18 пе,рек!лючаетоя в,режим коррекции датчи ко!в 2 6о и 8, которая осуществляется оледуюппим об-! разом. Монохромагическое излучение, проходя через .поляр!Оид 7, еи!стему световодов 5 и чувствительные элементы (камеры погло щения) квантовых дагчи!ков а фотодетектор 8, вызывает явление Оптичес!кого резонанса в парах,рабо)чего вещества датчиков 2 и 8. Частота резонанса в опо!рном датчике 8 — f,, а в ра бочем дагчике 2 — f2, что обусловлено пчотиваположным направлением магнитных полей в Объеме этих датчиков. Эти частоты воспринимаются фотодетектором 8 и поступают через усилители 11 и 12 на фазовый детектор

I8, который выдает в магнитный компенсатор

10, выполненный, I!a!!ipIIiv!ep, на ссиове пар»метрического ферромагнитного элемента, ток компенсации IIIII, пропорциональный разности частот датчиков, т. е. IzI! = fi — fo. ток компенсации, и!зменяя нама гничен!но cTb ферромагнитного компе неагора, корректирует напряже нность магнитного поля в объеме опорного датчика 8 так, что!бы разность частот

f! — f> была равна О. При достижении условия фазовый детектор 18 переключается а рабочий режи!м и выдает сигнал в блок управления 15, по.которому в магнитную систему рабочего датчика подается ток, пропорциональный контролируемому параметру

I». При этом в рабочем датчи!ке 2 генерируется частота, пропорциональная сумме токов

Iо + 1„(где 1, — апор ный ток). Разнсстная частота рабочего 2 и Опор ното 8 датчиков, получаемая на выходе фазового детектора 18, в этом режиме работы п!реобразователя соответствует только току 1„,.

Предмет изобретения

Маг!!итометрический частотный преобразователь, содержащий две магнитные системы с установленными в них ра!бочим и опорным квантовыми датчи!ками, об!мотки,которых подклкпчены через усилители к фотодетектору и фазовому детектору, а также генератор высокой частоты, подключенный через блок управления к выходу фазового детектора и соединенный,со спектральной лампой, перед которой установлен к!руповой поляроид, отличающийся тем, что, с целью повышения помвхоуетойчи!воети и упрощения конструкции, Он содержит магнитный ком!пенеатор, сверхпровод ящий вира и с укрепленными в нем световодами и блок криостата, вход которого соединен с выходом блока управления; магнитные системы имеете с ра!бочим и о!по!рным кваí ToiBbIMH датчиками помещены внутрь с!верхпроводящего экрана и соединены световодами, расположенными на одн!ой о си между ,кру!говым полярои!дом,и фотодетектором; .магнитный,компенсатор установлен в магнитной си!сте!ме с апорным датчиком и подключен к выходу фазового, детектора; магнитные системы рабочего и опо!рного датчиков вьпполнены в виде сфери!ческих обмоток, установленных плоскостью витязев под у!глом .к HBIIpaвлению раас!проетранения света в евеговодах и обоих квантовых датчиках.

1 едактор Л. Утехина

Составитель И. Калмыков

Техред Т. Ускова

Корректор Л. Чуркина

Заказ 502/1566 Изд. № 654 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»