Протонный магнитометр

 

(11) 74 |2ll0

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл. С 01 R 33/08 (22) Заявлено 11 ° 04. 78 (21) 2603259/18-21

2603260/1 8-21 с присоединением заявки №. Государственный комитет

СССР

ho делам изобретений и открытий (23) Приоритет

I (43) Опубликовано 1- 1.06.80Бтоллетень № 22 (53) УДК 621. 317.44/088.8/ (45) Дата опубликования описания То,06.8С1

Е.Б. Клепер, В.Д. Иванов, Л.Л. Линотов и В.И. Николаев (72) Авторы изобретения

Научно-производственное объединение "Геофизика" (71) Заявитель

/54/ ПРОТОННЫЙ МАГНИТОМЕТР С АВТОМАТИЧЕСКОЙ

НАСТРОЙКОЙ

1

Предлагаемое изобретение относится к области магнитометрической техники, н частности, к протонным магнитометрам.

Известны протонные магнитометры, содержащие датчик, коммутатор, усилитель системы фазовой автоподстройки частоты

/ФАПЧ/, частотомер, элемент совпадения, блок управления, счетчик, цифро-аналоговый преобразователь и амплитудный дискриминатор /1/.

Их недостатком является недостаточная надежность.

Известен автоматический протонный магнитометр, содержащий датчик, приемник сигнала ошибки, усилитель постоян- 15 ного тока, умножитель частоты /управитель частоты/, измерительную схему

/регистрирующее устройство/, опорный генератор /генератор импульсов/, реверсивный счетчик, преобразователь код-напряжение и схему сравнения /биполярный дискриминатор уровней/ /2 /

Недостатком этого магнитометра ттвляется недостаточное быстродействие.

Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия, Пос- тавленная цель достигается тем, что в протонный магнитометр, содержащий последовательно соединенные датчик и усилитель, подключенные к выходу последнего последовательно соединенные индикатор захвата фазовой автоподстройки частоты и элемент И и последовательно соединенные умножитель частоты и измерительный блок, второй вход которого и второй вход элемента И подключены к вьг ходу опорного генератора, ключи настройки, подключенные своими выходами к вторым входам усилителя и умножителя, а входом — к выходу реверсивного счетчика, преобразователь напряжение-код, вход которого подключен к второму выходу усилителя, а выходы — к входам блока сравнения кодов, выходы которого связаны с первыми нходами реверсивного счетчика, в него введен элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам измерительного блока и элемента И, а выход — к второму входу реверсивного счетчика, а блок сравнения кодов вы741210 полнен в виде двух вычитающих счетчиков, второго элемента И, подключенного к их первым входам и двух триггеров управления, один из которых включен между первым вычитающим счетчиком и вторым элементом И, второй триггер управления входами подключен к выходу второго вычитающего счетчика, а выходами — к выходам блока сравнения кодов, второй вход второго элемента И связан с выходом генератора опорного напряжения, а вторые входы упомянутых счетчиков — со входами блока сравнения кодов.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого протонного магнитометра с автоматической настройкой.

Выход датчика 1 через последовательно соединеннь1е усилитель 2 и умножитель частоть1 3 подключен к входу измерительного 6 !ока 4. Выход усилителя 2, кроме того, Подключен к входу преобразователя напряжение-код 5 и к входу индикатора захвата фазовой автоподстройки 6, второй вход которого подключен К выходу уйножителя 3, а вЬ1ход К одному из входов элемента И 7. Второй вход элемента И 7 и второй вход изме рительного блока 4 подключен к выходу 30 .опорного генератора 8, а выход элемента И 7 подключен к одному из выходов элемента ИЛИ 9, второй вход которого подключен к выходу измерительного блока 4. Выход элемента ИЛИ 9 подклю- 35 ,чен к счетному входу реверсивного счетчика 10, выходы разрядов которого подключены к выходам клЮчей настройки

1. Выходы ключей 1! подключены к управляющим входам усилителя 2 и умножи- 4О ,теля 3.

Выходы преобразователя напряжение-код подключены к входам схемы сравнения кодов 12, а именно, к установочным

:,входам двух вычитающих счетчиков 13 и 45

:.14. Кроме указанных вычитаюших счетчиков, в состав схемы сравнения входят

, :также управляющий триггер 15,элемент И

16 и управляющий триггер 17. Выход первого вычитающего счетчика 13 подключен 50 к входу первого управляющего триггера

15, выход которого подключен к одному из входов элемента И 16, вторым входом подключенного к выходу опорного генератора 8, а выходом — к счетным входам счетчиков 13 и 14.

Устройство работает следующим образом.

В первый момент времени после включения магнитометра контуры усилителя 2 6О и у;множителя 3 расстроены, так как состояние реверсивного счетчика 10 и, соответственно, ключей настройки 11 произвольно. При этом на выходе индикатора захвата фазовой автоподстройки

6 — разрешающий потенциал. Элемент И 7 открыт и пропускает частоту от опорного генератора 8 через элемент ИЛИ 9 на счетный вход реверсивного счетчика 10, который, переключаясь, осуществляет перебор кодов настройки. Как только код настройки окажется соответствующим необходимому поддиапазону /на поддиа— пазоны разбит весь диапазон измеряемого магнитного поля/, срабатывает индикатор захвата 6 и закрывает элемент

И 7. Реверсивный счетчик 10 прекращает свою работу и его выходы соответствуют коду настройки, при котором осуществлен захват фазовой автоподстройки.

Одновременно напряжение уровня сигнала ядерной процессии с выхода усилителя 2 поступает на вход преобразователя напряжение-код 5, в котором преобразуетей в цифровой код.

Цифровой код уровня сигнала ядерной процессии записывается в качестве исходных состояний в вычитающие счетчики 13 и 14, причем в счетчик 13 записывается цифровой код уровня сигнала за предыдущий ци .л работы магнитометра (Vt ), а в счетч ик 14

n.- k .код уровня сигнала рассматриваемого цикла (Ч ) . По команде срабатывает триггер управления 15 и открывает элемент И 16. Импульсы от опорного генератора 8 через открытый элемент И

9 поступает на счетные входы счетчиков 13 и 14. Импульс переполнения счетчика 13 перебрасывает триггер 15 и закрывает элемент И 16. При этом, в зависимости от соотношения кодов, на выходе счетчика 14 либо появится импульс переполнения /при условии/

t< 4 tä, либо импульса переполl нения не будет /при условии/

Ч

+ > Ч п . В случае отсутствия импульса переполнения на выходе счетчика

14 триггер 17 останется в исходном

tt н нулевом состоянии, а в случае наличия импульса переполнения триггер 17 перебросится в "единичное" состояние.

tI 11

Нулевое плечо триггеров 17 управляет входом "прямой счет", а "единичное" плечо — входом "обратный счет" реверсивного счетчика 10. На счетный вход счетчика 10 через элемент ИЛИ 9 поступает одиночный импульс, вырабатываемый измерительным блоком 4 в каждом

741210 цикле работы магнитометра. Состояние триггеров реверсивного счетчика 10 является кодом настройки, который управляет переключением ключей настройки 11.

Устройство, в котором автоматическая настройка осуществляется по экстремальному значению уровня сигнала ядерной процессии независимо от модуля вектора магнитной индукции /прак- 1ð . тически в любой точке Земли/, обладает большей надежностью в части настройки по поддиапазонам, в сравнении с известными магнитометрами того же типа.

Кроме того, схема автоматического протонного магнитометра полностью реализуется на элементах цифровой техники и поэтому не содержит настраиваемых элементов, что экономически выгодно в условиях серийного изготовления, а так в о же в эксплуатации, так как реализация аппаратуры на элементах цифровой техники принципиально повышает ее надежность.

В протонных магнитометрах, выпускаемых промышленностью, диапазон измеряемого магнитного поля обычно разбит на поддиапазоны и число этих поддиапазонов для различных типов магнитометров составляет несколько десятков, а в некоторых особых случаях — несколько со- зО тен.

Время выхода на режим измерения в таких магнитометрах зависит как от числа поддиапазонов, так и от длительностей циклов работы магнитометра, и в яб общем случае, например, для морских магнитометров может составлять 1 час.

Ускоренный перебор кодов настройки ,в предлагаемом магнитометре позволяет увеличить быстродействие и исключить потерю информации при любых циклах работы магнитометра.

Кроме того, предлагаемый автоматический магнитометр позволяет исключить постоянное обслуживание аппаратуры оператором.

Формула изобретения

Протонный магнитометр, содержащий последовательно соединенные датчик и усилитель, подключенные.к выходу последнего, последовательно соединенные индикатор, захвата фазовой автоподстройки частоты и элемент И и последова— тельно соединенные умножитепь частоты и измерительный блок, второй вход которого и второй вход элемента И подключены к выходу опорного генератора, ключи настройки, подключенные своими выходами к вторым входам усилителя и умножителя, а входом — к выходу реверсивного счетчика, преобразователь напряжение-код, вход которого подкл.учен к второму выходу усилителя, а вы> оды — к входам блока сравнения кодов, выходы которого связаны с первыми входами реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия магнитометра, в него введен элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам измерительного блока и элемента И, а выход — к второму входу реверсивного счетчика, а блок сравнения кодов выполнен в виде двух вычитающих счетчиков, второго элемента И, подключенного к их первым входам и двух триггеров управления, один . из которых включен между первым вычи — . тающим счетчиком и вторым элементом

И, второй триггер управления взводами подключен к выходу второго вычитающего счетчика, а выходами — к выходам блока сравнения кодов„ второй вход второго элемента И связан с выходом генератора опорного напряжения, а втстрые входы упомянутых счетчиков — с входами блока сравнения кодов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР

Р 542154, С 01 P 33/08, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 580536, С 01 P 3/15, 1975.

I эк:з.

Производственно- полиграфическое предприятие "Патент, Бережковская. наб. 24

Подписано к печати 2Ч. 5. 83

741210

Эак. hb Я62

Тираж QQ