Устройство для измерения магнитной индукции

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социалистическин

Республик iii892371 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Зая влено 2 I.0480 (21) 2912457/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23)Приоритет (5l)M. Кл.

G 01 R 33/00

Гесударсжнный комнтет.СССР по делам нзобретеннй н вткрытнй (53) УДК621. 317. ,44(088.8) Опубликовано 23.1 281. Бюллетень №47

Дата опубликования описания 23.1281 (72) Авторы изобретения

А. Ф. Гончаров и С. М. Огреб (7I ) Заявитель

Г

I (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Изобретение относится к области магнитных измерений и предназначено для исследования пространственно-временного распределения магнитного поля земли автоматически как в полевых, так и в стационарных условиях.

Известно устройство для определения элементов геомагнитного поля, состоящее из магнитной системы, в которой размещен чувствительный элемент— квантовый датчик, причем магнитную систему размещают так относительно магнитного поля земли, чтобы отсутствовал сигнал определенной гармоники низкой частоты, характеризующий суммарный модуль магнитного поля (1 .

Однако, из-за наличия многокомпонентных контуров и следящих систем это устройство довольно сложно в техническом исполнении и неудобно для использования в автоматизированных системах.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство для определения элементов геомагнитного поля, содержащее квантовый датчик, магнитную систему, стабилизируемую в пространстве маятниковым подвесом, источник тока, блок управления, вычислительный блок и блок разворота магнитной системы в вертикальной плоскости (21.

Однако диапазон измерения элементов геомагнитного поля устройства ограничен характеристиками магнитометрического преобразователя, так, например, . при использовании в устройстве квантового магнитометрического преобразователя с диапазоном 5000 - 50000 нТ, нижний предел измерения элементов геомагнитного поля устройства составляет 5000 нТ..

Цель изобретения - расширение диа.пазона измерения.

Цель достигается тем, что устрой-. ство для измерения магнитной индукции, содержащее магнитные системы, стабилизируемые в пространстве маятниковым

3 8923 подвесом, подключенные к выходам блока управления, источник опорного тока и блок разворота магнитных систем в вертикальной плоскости снабжено последовательно соединенными фильтром раз» ф ностнои частоты, реверсивным счетчиком, коммутатором и дешифратором, при этом выходы квантовых датчиков соединены со входами фильтра разностной частоты, второй вход реверсивного счет-® чика - с третьим выходом блока управления, второй вход коммутатора связи с выходом источника опорного тока, второй и третий вь .ходы коммутатора — с обмотками магнитных систем квантовых датчиков.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2 и 3 - гра- ° фики, поясняющие принцип его работы.

Устройство (фиг. 1) содержит квантовые датчики 1 и 2, включенные по

N дифференциальной схеме, выход датчика .

1 соединен с первым входом фильтра 3 разностной частоты, а выход датчика

2 с его вторым входом, магнитную си" стему 4, жестко соединенную с кванто. вым датчиком 1, магнитную систему 5, жестко соединенную с квантовым датчиком 2 и магнитной системой 4, стаби" лизируемые в пространстве маятниковым подвесом б, источник.7 опорйого тока, блок 8 разворота магнитных систем в вертикальной плоскости, блок 9 управления, первый выход которого соединен со входом источника .7 опорного тока, третий выход - со входом. блока 8 разворота, счетчик 10, первый вход кото".. рого соединен с выходом фильтра 3 разностной частоты, второй - со вторым

71 4 дулю и противоположны по направлению (фиг. 2). Квантовые датчики, 1 и .2 генерируют, при этом частота на выходе датчика 1 - f. пропорциональна суммарной магнитной индукции В -, 1

= кВЕ, а частота на выходе датчика 2 - fg пропорциональна суммарной магнитной индукции В, fQ = кВ,где В " вектор магнитной индукции, составляюшая которого определяется, К - аналог величины гиромагнитного отношения атома. С выхода фильтра 3 разностной- частоты на вход счетчика

10 поступает разностный сигнал, пропорциональный разности В - В 1 .

Е Е1g.

Счетчик 10 производит подсчет числа импульсов за интервал времени, фор-. мируемый блоком 9 управления. Число выходом блока 9 управления, дешифратор

11, коммутатор 12, первым выходом соединенный с магнитной системой 4, вторым - с магнитной системой 5, третьим - со входом дешифратора 11 кроме того, первый вход коммутатора 12 соединен с выходом йсточника 7 опор ного тока, а второй - с выходом счетчика 10.

Устройство работает следующим образом.

Маятниковый подвес стабилизирует магнитные системы 4 и 5 в определенном положении в пространстве. По команде с блока 9 управления производится подача питания от источника 7 опорного .тока через коммутатор 12 на обмотки магнитных систем 4 и 5 таким образом, что векторы магнитной индукции магнитных систем 4 и 5 8 и В равны по мо" импульсов пропорционально разности

8 „ - Вп . Ao сигналу с выхода счетчика 10 коммутатор 12 производит переключение цепей питания обмоток магнитных систем 4 и 5 таким образом,. что уменьшается магнитная индукция одной магнитной системы при. одновременном увеличении на такую же величину магнитной индукции второй магнитной системы. Для случая, рассмотренного на фиг. 2 производится уменьшение 81 и увеличение 8 . Процесс измерения разности частот 1„ - fg и переключения цепей питания обмоток магнитных систем 4 и 5 продолжается до тех пор, пока не выполняется с заданной точностью соотношение 1 1" fg, что соответствует (фиг, 3) В „ = В .

При выполнении с заданной точностью соотношения f - f с дискретно»

ro выхода коммутатора 12 поступает сигнал на дешифратор 11, пропорцио-, нальный модулю проекции вектора магнитной индукции В на ось j

Поскольку (фиг. 2 и 3) справедливы соотношения

В В а1п 4+ В + 28 В coscL+ В СОБИ ф ф 9. 0.

= В + В1 + 28„8 cos4., 9. Q

81 8 s1п ы+ В " 28 8 созе +

+ 8 cosà 8 + В »- 28 В cosk. при В р„ В справедливо равенство

В,„+ 28,1 В cosaL = В - 288Qcos*.

Откуда модуль проекции вектора магнитной индукции на ось ).

BQ - 81

В . Cosolr

Таким образом, нижний диапазон измерания магнитной индукции ограниЬ

Формула изобретения

892371 чен практически лишь точностью преобразователя.

После этого блок 9 управления выдает сигнал на блок 8 разворота для перевода магнитных систем 4 и 5 дзт- 3 чиков 1 и 2 в другое положение,.т.е. отклонения их на известный угол, заданный, например, радиальными упорами на маятниковом подвесе 6, к поверхности которых и прижимаются магнитные системы 4 и 5, Сам же разворот может производиться, например, исполнительными элементами, применяемыми ,в автоматике или вручную. Вышеуказанная операция измерения элемента геомагнитного поля повторяется. С выхода дешифратора информация поступает на регистрацию.

Изобретение позволяет определить элементы геомагнитного поля., минималь-Зв ная величина которых ограничена лишь погрешностью устройства и составит

5-20 нТ, тогда как минимальная величина определяемых элементов геомагнитного поля известного устройства, ограничена диапазоном работы квантового датчика. Так, например, при использовании в устройстве квантового датчика с диапазоном 5000 - 59000 нТ, . нижний предел измерения элементов 30 геомагнитного поля составляет 5000 нТ, Устройство для.измерения магнитной индукции,, содержащее магнитные системы, стабилизируемые в пространстве маятниковым подвесом, подключенные к выходам блока управления, источник опорного тока и блок разворота магнитных систем в вертикальной плоскости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения, оно снабжено последовательно соединенными фильтром разностной частоты, реверсивным счетчиком, коммутатором и дешифратором, при этом выходы квантовых датчиков соединены со входами фильтра разностной частоты, втор й.вход реверсивного счетчикас третьим выходом блока управления, втой. вход коммутатора связан с выходи "заочника опорного. тока, а второй и " фтий выходы коммутатора .- с обмот" каФЕу„:...уюагнитных систем квантовых датчиков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство СССР

0 620921 кл. 6 01 К ЗЗ/00, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

И 130194, кл. 6 61 и 33/00, 1960.

892371 ве

Составитель Е. Данилина

Техред С. Мигунова Корректор C° . Щомак

Редактор H. Пушненкова филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 11249/68 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,. д. 4/5