Квантовый магнитометр

(51) М. Кл,- 6 01 Ъ 3/14 с присоединением заявки М Госудорствеи 11 ьа коси(ет Совета Мииистрса СССР оо делам изобретенийй открытий 123) ПриоритетОпубликовано 15,06.76. Бюллетень М 22 Дата опубликования описания 13.07.76 153) УДК 550,838(088.8)(72) Авторы изобретения Л, Ш. Кузнецов и Н, Н. ЯкобсонНаучно-производственное объединение ГеофизикМ,(71) Заявитель 154) КВАНТОВЫЙ МАГ Н ИТОМ ЕТР Изооретение относится к магнитным иссле дованиям, а именно: к измерению напряжен. ности магнитных полей.Известны квантовые магнитометры, содер. жащие квантовый магниточувствительный датчик, усилитель, синхронный детектор, гене. ратор низкой частоты, модулятор и регистратор, В таких магнитометрах формирование радиочастотного сигнала, особенно при работе в широком диапазоне измеряемых полей, про изводится, например с помощью генератора, частотой которого управляет электродвигатель, связанный 1 ерез редуктор с реактивным элементом генератора. Несовершенство двигателя, как интегрирующего элемента, а также 15 принципиальные погрешности, прис) щие редуктору и реактивному элементу, ограничивают точность измерения магнитного поля подобнымн магнитометрами. Такие системы имеот большие габариты и вес, надежность их. 20 Для повышения точности измерений в предлагаемый магнитометр введены преобразователь аналог-код, цифровой интегратор и цифровой синтезатор частоты, причем выход син хронного детектора через преобразователь аналог-код соединен со входом цифрового интегратора, выход которого подключен ко входам цифрового синтезатора частоты и регистратора, 30 На чертеже приведена блок-схема описываемого магнитометра,Выход квантового магниточувствительного датчика 1 через усилитель 2 подключен к входу синхронного детектора 3, выход которого соединен с входом преобразователя аналогкод 4, выход которого подключен к входу цифрового интегратора 5. Выход цифрового интегратора 5 подкспочен к регистратору 6 и к управляющим входам цифрового синтезатора частоты 7. Выход последнего через модулятор 8 соединен с радиочастотными катушками датчика 1. Выход генератора низкой частоты 9 подключен к модулиру(ощему входу модулятора 8 и ко входу опорного сигнала синхронного детектора 3.Магнитометр работает следующим образом.В датчике 1 производится сравнение частоты сигналя, подаваемого в радиокал шки датчика 1 и создающего радиополе, с частотой магнитного резонанса, в рабочем объеме. Схема управления частотой радиополя ст 1 зоится способом - экстремум-регулятора, для чего в сигнал подаваемый в раднокатушкп вводится вспомогательная частотная (фазовая) модуляция посредством модулятора 8, управляемого генератором низкой частоты 9. Тогда на выходе датчика 1 возникает сигнал с частотой вспомогательной модуляции, амплитуда ифаза которого Определ 5 ет Величину и знак ряс.01 8111 Формула изобретения Составитель В. Одинцов Техред Е, Подурушина Корректор О. Тюрина Редактор С. Байкова Заказ 1517,4 Иад 5 о 1468 Тираж 690 11 одиисиое ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Мш петров СССР по делам изобретений и открьгги 11 113035, Москва, Ж-зо, Раушская паб., д. 45Тп,огафпя, пр. Сапуюва, 2 стройки между частотой радиополячастотой магнитного резонанса.Сигнал, подавасмьи в рад 1 Окатуш 1 сн датчика 1, формируется цифровым синтезатором частоты 7, значение частоты на выходе которого однозначно задается кодам на управляюцих входах, а стабилы 10 сть ча;тоты Определяется внутренним высокочастотным генератором.В том случае, когда частота радиополя, выраоатываемого цифровым синтезатором частоты 7, совпадает с частотой магнитного резонанса, сигнал первой гармоники частоты вспомогательной модуляции на выходе датчика 1 равен нулю. Нулю также равно напряжение на выходе синхронного детектора 3, Код на выходе преобразователя аналог-код 4 будет иметь нулевое значение и, следовательно, код на выходе цифрового интегратора 5 не изменится. Соответственно не изменится и частота сигнала формируемого цифровым синтезатором частоты 7. Код па выходе цифрового интегратора 5, пропорциональный величине напряженности магнитного поля, действующего на датчик, регистрируется регистратором 6.Изменение напряженности магнитного поля обусловливает расстройку между частотой радиополя и частотой магнитного резонанса, На выходе датчика 1 появляется сигнал с частотой первой гармоники частоты вспомогательной модуляции и после его детектирования на выходе синхронного детектора 3 появится напряжение, амплитуда н знак которого пропорциональны величине и знаку расстройки между частотами радиополя и магнитного резонанса. Это напряжение преобразователем аналогкод 4 преобразуется в код, значеш 1 е которогонакапливается в цифровом иПеграторе 5. Врс:, льтаие измес 1 Ия знаСпин кода Г цпфровох 1;нтег 1 аторе О изментс; зпачс:ие часто 5 ты, формируемое цифровым синтезатором ,н в схеме установится новое устойчивое состояние, прн котором частоты радиополя имагпитнОГО резонанса равны с Го.Иость 10 доминимального дискрета частоты синтезатора10 7. Новое значение кода на выходе цифровогоинтегратора 5, соответствующее новому значению напряженности магнитного поля, рег 1 стриру ется рсгистратором 6.Применение синтезатора частоты в сочета 15 нии с цифровым интегратором сигнала синхронного детектсра обеспечивает возможностьизмерения напряженности магнитного поля вовсем диапазоне его измерений без перестройкиподдиапазонов. Отсутствует частотомер и20 свойственные ему погрешности, что повышает точность измерений,25 Квантовый магнитометр, содержащий датчик, усилитель, модулятор, синхронный детект 011, Генератор низкой частоты н регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены пре Ооразователь аалОГ-КОД, цифровой интеГратор и цифровой синтезатор частоты, причем выход синхронного детектора через преобразоватеап, аналог-код соединен со входом цифрового интегратора, выход которого подклю чеп ко входам цифрового синтезатора частотыи регистратора.