Устройство для измерения магнитного потока

 

lii 938225

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП И САНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12. 12. 80 (21) 3221459/18-21 (51) М. Кл. с присоединением заявки М

G 01 R 33/02

ГоеударстеекныН комктет

CCCP (23) Приоритет ло делаю кзооретекик н открытия

Опубликовано 23 ° 06. 82 Бюллетень № 23 (53) УДК 621 317. ..42 (088. 8) Дата опубликования описания 25. 06. 82 (72) Авторы изобретения

Я.И. Гитарц и С.B. Форганг

/"

Сибирский научно-исследовательский институт геологии, /

:.Э геофизики и минерального сырья -,-" --.. :- .. / (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО

ПОТОКА

Устройство относится к магнитным измерениям и предназначено для георав ведки с. и с пользованием зле кт ромагнитных полей.

Известен ряд устройств, предназначенных для измерения магнитного пото- 5 ка в электроразведке, содержащих сверхпроводяций контур с контактами

Джозефсона, индуктивно связанный с резонансным контуром, генератор вы10 сокой частоты, модулятор, усилитель высокой частоты, синхронный детектор, блок опорно го си гн ала и и нте гратор 51).

Однако эти устройства обладают низ; кой точностью измерения магнитного потока.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащве сверхпроводящий контур с переходом Джозефсона, индуктивно связанный с резонансным, контуром, подключенным через модулятор к генератору высокой частоты

2 и к усилителю высокой частоты, связанному через амплитудный детектор с входом синхронного детектора, другой вход которого соединен с первым выходом блока опорного сигнала, а выход синхронного детектора через интегратор подключен на резонансный контур.

Второй выход блока опорного сигнала связан с резонансным контуром. Частоты сигналов на обоих выходах блока опорного сигнала равны между собой 52)

Однако данное устройство также не обеспечивает необходимую в электроразведке точность измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения магнитного потока, содержащем последовательно соединенные генератор высокой частоты, модулятор, усилитель высокой частоты, амплитудный детектор, синхронный детектор, и интегратор, выход кОторого соединен с выходом модулято3 93822 ра, а также сверхпроводящий контур, с переходом Джозефсона, индуктивно связанный с резонансным контуром, подключенным к выходу модулятора, блок опорного напряжения, выход которого соединен с втарым входом синхронного детектора, второй выход блока опорного сигнала подключен к второму входу модулятора, а соотношение частот сигналов первого и второго выходов бло- 1р ка опорного сигнала выбрано нечетным.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - зависимость амплитуды напряжения на резонансом контуре Up от амплитуды тока генератора 1г, при от ключении выхода .интегратора от резонансного контура для случаев, когда магнитный поток сквозь сверхпроводящий контур равен q. ф„, 2О

, (и+ —," ), 4 (п — "), где ч р 2.,07 ° :10 Вб -- квант магнит"

Ю ного потока, 25

n - целое число; на фиг. 3 - временная диаграмма промодулираванной . амплитуды тока it-, протекающего через резонансный контур; на фиг. 4 и 5временные диаграммы амплитуды напряЗО жения Ор на резонансном контуре и напряжения 0 на выходе амплитудного

1 . детектора. при отключении выхода интегратора от резонансного контура; на фи,г. 6 " зависимость напряжения и на выходе интегратора от внешнего

З5 магнитного. потока лф н при замкнутой цепи обратной связи.

Устройство для измерения магнитного потока, приведенное на фиг. 1, со40 держит сверхпроводящии контур 1 с переходом Джозефсона 2, индуктивно связанный с резонансным контуром 3, подключенным через модулятор 4 к генератору 5 высокой частоты и усилителю 6 высокой частоты, связанному че- 4 рез амплитудный детектор 7 с входом синхронного детектора 8,другой вход которого соединен с первым выходом блока 9 опорного сигнала, а выход синхронного детектора 8 .через интегратор 10 подключен на резонансный контур 3. Второй выход блока 9 опорного сигнала, частота которого в не" четное число раз ниже частоты первого выхода, подключен к низкочастотно- ". му входу модулятора 4.

Устройство работает следующим образом.

5 4

Зависимость амплитуды высокочастотного напряжения Ор на резонансном контуре 3 от амплитуды тока 1г, протекающего через него, представляет собой чередующуюся последовательность крутых и пологих участков, причем крутизна,х наклонов отличается более чем в двадцать раз. В зависимости от величины магнитного потока ФВн, пронизывающего сверхпроводящий контур 1, положение пологих участков относительно осей ир и i< может меняться (фиг. 2 ).

При включении питания величина амплитуды тока г .устанавливается равной 1г, что соответствует середине первого пологого участка для значения внешнего магнитного потока Фвн =

= Ф (и+ — ), а напряжение 0 ь пцХ, О поступающее с второго выхода блока 9 опорного сигнала на низкочастотный вход модулятора 4, модулирует ток 1г таким образом, чтобы огибающая последнего составляла половину пологого участка (фиг. 3). Напряжение Up, возникающее на резонансном контуре 3 при протекании этого тока, усиливается усилителем 6 высокой частоты и поступает на амплитудный детектор 7.

C его выхода напряжение U<, представляющее собой продетектированное напряжение Ор, подается на синхронный детектор 8, где перемножается с напряжением U-sin3uut, идущим с первого выхода блока 9 опорного сигнала.

"ри 4>H=фо (,"+ ) Hanpsmewe Up . совпадает по форме с модулирующим током (фиг. 5,а} а при изменении внешнего магнитного потока в его спектре возникает напряжение третьей гармоники частоты и (фиг. 5,б и фиг. 5,в}, что приводит к появлению на выходе синхронного детектора 8 постоянного напряжения О

Величина и знак этого напряжения однозначно связаны с изменением внешнего магнитного потока Ь Ф „,пронизывающего сверхпроводящий контур 1.

Пройдя через интегратор 10, служащий фильтром низкой частоты, и поступая на резонансный контур 3 в такой фазе, что обратная связь является отрицательной, напряжение U< создает ток обратной связи 1, который,протекая через резонансный контур 3, за счет индуктивной связи компенсирует изменения внешнего магнитного потока ьфаН внутри сверхпроводящего контура 1, 9382

5

Это позволяет значительно расширить динамический диапазон измерений изменений ьф ки линеаризовать зависимост ь U от д Ф „(фиг. 6 ); Благодаря тому, что крутизйа крутых и пологих S участков отличается более чем в двадцать раз и крутизна зависимости У от йфВ„больше, чем аналогичная крутизна в известных устройствах, точность измерений магнитного потока предлагаемого устройства возрастает приблизительно в два с половиной раза.

Формула изобретения

Устройство для измерения магнитного потока, содержащее последовательно соединенные генератор высокой 20 частоты, модулятор, усилитель высокой частоты, амплитудный детектор, синхронный детектор и интегратор, выход которо го соеди не н с выходом модулятора, а также сверхпроводящий контур с переходом Джозефсона, индуктивно связанный с резонансным контуром, подключенным к выходу модулятора, блок опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом синх ронного детектора, о т л и ч а ю щ ее с я . тем, что, с целью повышения точности измерения, второй выход блока опорного сигнала подключен к.второму входу модулятора, а соотношение частот сигналов первого и второго выходов блока опорного сигнала выбрано нечетным.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сверхпроводимость в геоэлектроразведке. Под ред. В. С. Суркова, и

Э. В. Матизена. Новосибирск, "Наука", 1977, с. 143 °

2. Патент С 1А Ю 3758854, 1971, 324-43.