Протонный магнитометр

 

О П И С А Н И Е (938227

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социал мс тически и

Республик (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 24.12.80 (21) 3221438/18-21 (5 l ) M. Кл.

G 0l R 33/08 с присоединением заявки J%t Ркударотоенный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23. 06. 82. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 25.06.82 (53) УДК 621.317. ,44(088.8) (72) Авторы изобретения

Н. Б. Клепер, 8. И. Копытко, Л.Л. Ливотов и 8. И. Николаев

Научно-производственное объединение Геофизика"

Министерства геологии СССР (7!) Заявитель (54) ПРОТОННЫЙ МАГНИТОМЕТР

Изобретение относится к магнитометрической технике, в частности к протонным магнитометрам и может быть использовано в геологической разведке полезных ископаемых.

Известен ядерный магнитометр, состоящий из датчика, усилителя .сигнала прецессии, ограничителя, умножителя частоты, счетчика, командного устройства, схемы совпадения, одновибратора о коммутирующего устройства, фазовращателя и детектора нулевой фазы (13.

Недостатком этого магнитометра является узкий рабочий диапазон автоматических измерений.

Наиболее близким к и редла гаемому устройству является протонный магнитометр с автоматической синхронизацией поляризации состоящий из датчика, щ усилителя сигнала прецессии, ограничителя, умножителя с Фазовой автоподстройкой частоты, счетчика поля, командного устройства, схемы совпа2 дения, триггера и коммутирующего устройства (21. .Недостатком этого магнитометра является низкая степень синхронизации поляризации, вызванная использованием в фильтре низких частот аналогового запоминающего устройства, обеспечивающего синхронизацию частоты ядерной прецессии и частоты на выходе делителя умножителя частоты во время запирания усилителя сигнала прецессии, Цель изобретения - увеличение точности измерения за счет повышения степени автоматической синхронизации поляризации.

Укаэанная цель достигается тем, что в протонный магнитометр, содержащий последовательно соединенные датчик, усилитель сигнала прецессии, ограничитель и умножитель частоты, состоящий из последовательно соединенных фазового детектора, Фильтра нижних частот, управляемого генератора и делителя частоты, выход которого

3 93822 соединен с вторым входом фазового детектора, счетчик поля, входы которого связаны с входом делителя частоты и первым выходом командного блока, последовательно соединенные элемент совпадения, триггер и коммутирующий блок, соединенный с датчиком, введены последовательно соединенные суммирующий счетчик, регистр и вычитающий счетчик, а также элемент ИЛИ, причем выход делителя соединен с управляющим входом суммирующего счетчика и входом командного блока, второй выход которого соединен с входом установки нуля суммирующего счетчика, а третий выход 15 командного блока с первым входом элемента ИЛИ и входом записи регистра, . выход вычитающего счетчика соединен с первым входом элемента совпадения и с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки вычитающего счетчика, счетные входы суммирующего и вычитающего счетчиков соединены с четвертым выходом командного блока, пятый выход которо» >5

ro связан с вторым входом элемента совпадения, а шестой и седьмой выходы, с вторыми входами триггера и усилителя сигнала прецессии соответственнр.

На чертеже представлена структурная схема протонного магнитометра с автоматической синхронизацией поляризации.

Магнитометр содержит последовательно соединенные датчик 1, усили35 .тель 2, ограничитель 3. Выход.формирователя-ограничителя соединен с входом умножителя частоты 4, в свою очередь состоящего из последовательно аа соединенных фазового детектора 5, фильтра нижних частот 6 и управля-, емого генератора 7, и делителя 8 частоты, вход которого соединен с выходом управляемого генератора 7, а выход с одним из входов фазового детектора 5. Выход управляемого генератора 7 соединен также с входом счетчика 9 поля. 1(роме того, выход"делителя 8 умножителя частоты 4 соединен с.управляющим входом суммирующего счетчика 10 и входом командного бло" ка 11. Первый выход командного блока 11 соединен с входом. установки нуля суммирующего счетчика 10, а второй дополнительный выход с одним из входов элемента ИЛИ 12 и входом записи регистра 13. Параллельные входы регистра 13 соединены с выходами суммирующего счетчика 10, а параллельные выходы регистра 13 соединены с установочным входом вычитающего счетчика 14, Выход переполнения вычитающего счетчика 14 соединен с одним из входов элемента 15 совпадения и элемента ИЛИ 12, а вход установки вычитающеro счетчика соединен с выходом элемента ИЛИ 12. Выходы управляющих сигналов командного блока 11 соединены с входом счетчика поля 9, суммирующего счетчика 10, вычитающего счетчика 14 элемента 15 совпадения и триггера 16, вход которого соединен с выходом элемента 15 совпадения. Выход триггера 16 через коммутирующий блок 17 соединен с датчиком 1.

Протонный магнитометр с автоматической синхронизацией поляризации работает следующим образом.

По завершению действия поляризующего поля отпирается усилитель 2 и начинается усиление сигнала свобод ной ядерной прецесии f поступающего с датчика 1. Усиленный сигнал Г п через ограничитель 3 поступает на вход фазового детектора 5 умножителя частоты 4, на второй вход которого подается сигнал с выхода делителя 8 частоты. Фазовый детектор 5 вырабатывает сигнал ошибки в соответствии с разностью фаз входных сигналов.

Выходное напряжение фазового детектора 5 фильтруется фильтром нижних частот и используется для управления частотой управляемого генератора 7.

Управляемый генератор 7 генерирует сигнал со скоростью изменения фазы: и частотой, в M раз большей частоты сигнала 1„. На выходе управляемого генератора 7 подключены счетчик поля 9 и делитель 8 частоты, коэффициент деления которого равен коэффициенту умножения И, а частота на выходе f h равна и синхронизирована с частотой сигнала 6 в.

Для организации автоматической синхронизации включения поляризующего поля so всем диапазоне изменения частоты сигнала, сигнал.с частотой поступает на вход командного блока 11 и на управляющий вход суммирующего счетчика 10. Суммирующий счетчик 10 производит подсчет импульсов высокой частоты, поступающих на его счетный вход с третьего выхода командного блока 11, в течение периода сигнала. Выходы суммирующего счетчика 1О соединены с параллельными вхоФормула и зобретения

Патент США N 3546574, 324-5 кл. С 01 R 33/08, 1968.

2. Авторское свидс.т. ньство СССР 705989, кл. Q 01 R 33/0R, 1979.

5 93822 дами регистра 13, выходы которого в свою очередь соединены с установочными входами вычитающего счетчика 14.

По завершению периода сигнала fled в суммирующем счетчике 10 накаплива- 3 ется некоторое число N, величина которого соответствует значению частоты f Сигналом, поступающим с пер*ел ° вого. выхода командного блока 11 число Й переписывается из суммирующе-1о

ro счетчика 10 в регистр 13 и через элемент ИЛИ 12 в вычитающий счетчик 14.

Затем сигнал с второго. выхода командного блока 11 устанавливает суммирующий счетчик 10 в исходное (нулевое ) состояние, подготавливая его к подсчету импульсов f13 в течение следующего периода сигнала f><> Импульсы частоты одновременно поступают на счетный вход вычитающего счетчика 14, 2о в результате чего на выходе переполнения возникают импульсы, частота следования которых близка к частоте

По завершению работы счетчика поля 9 усилитель 2 запирается сигна- 25 лом от командного блока ll и поступление сигнала частотыЯ „прекращается. Для того, чтобы в интервале времени между началом действия сигнала запирания усилителя и началом дейст-. 30 вия поляризующего поля на выходе переполнения вычитающего счетчика поддерживался сигнал с частотой, близкой к частоте Рд, сигнал этот через элемент ИЛИ 12 подается на вход уста- 35 новки вычитающего счетчика 14. Импульсы с выхода переполнения вычитающего счетчика 14 поступают на вход элемента 15 совпадения, на второй выход которого поступает сигнал нНачало поляризации". Сигнал с выхода элемента совпадения запускает триггер 16, начиная таким образом цикл поляризации в момент нулевой фазы сигнала Г по предыдущему измерению. Далее работа повторяется, но в цикле синхронизированный передний фронт команды .

"Поляризация" будет сдвинут по отношению к соответствующему сигналу, поступающему от командного блока 11 на величину фазы рассогласования с сигналом ®,.

Таким образом, достигается автоматическая синхронизация поляризации во всем диапазоне частот сигйала. При этом ошибку синхронизации переднего фронта сигнала поляризации можно on 1 ределить по формуле Ь =

7 6 где Т - интервал времени между сигналами "Запирание" и "Поляризация".

Ошибку синхронизации переднего фронта сигнала поляризации путем увеличения частоты можно свести к необходимому минимальному значению.

Протонный магнитометр, содержащий последовательно соединенные датчик, усилитель сигнала прецессии, ограничитель и умножитель частоты, состоящий из последовательно соединенных фазового детектора, фильтра нижних частот, управляемого генератора и делителя частоты, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, счетчик поля, входы которого связаны с входом делителя частоты и первым выходом командного блока, последовательно соединенные элемент совпадения, триrrep и коммутирующий блок, соединенный с датчиком, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные суммирующий счетчик, регистр и вычитающий счетчик, а также элемент ИЛИ, причем выход делителя соединен с управляющим входом суммирующего счетчика и входом командного блока, второй выход которого соединен с входом установки нуля суммирующего счетчика, а третий выход командного блока — с первым входом элемента ИЛИ и входом записи регистра, выход вычитающего счетчика соединен с первым входом элемента совпадения и с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки вычитающего счетчика, счетные входы суммирующего и вычитающего счетчиков соединены с четвертым выходом командного блока, пятый выход которого связан с вторым входом элемента совпадения, а шестой и седьмой выходы — с вторыми входами триггера и усилителя сигнала прецессии соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

938227, Составитель Е. Данилина .

Редактор A. Щанцор Техрев С.Миг„унова Корректор Г

Заказ 4455/70 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 1