Магнитометр

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫ ПО ДЕЛАМ ИЭОБ ОМИТЕТ СС ИЙ И 07 НР писдния ВТОРСКОМУ Св(71) Специальное конструкторсктехнологическое бюро ДонецкогоФизико-технического институтаАН Украинской ССР(54)(57) МАГНИТОИЕТР, содержащийавтодин с колебательньаа контуроми элементом перестройки, к выходкоторого подключен детектор сиги,поглощения, своим выходом черезпоследовательно соединенные усилтель низкой частоты, синхронный ЯО 1033996 детектор и блок поиска и слежения, подключенный к управляющеМУ входу элемента перестройки, генератор . модуляции, .соединенный с катушкой модуляции и вторым входом синхронного детектора, а также блок захвата: линии, включающий полосовой Фильтр, вход которого подключен к выходу усилителя низкой частоты, и выпря" митель, выход которого подключен к второму входу блока поиска и слежен ния, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с делью повышения чувствительнос. ти и помехозащищенности в него введены удвоитель частоты и второйсинхронный детектор, выход которого .соединен с входом вйпрямителя и пер-Е вый и второй входы подключены к ,рд, выходам соответственнополосового, фильтра и удвоителя частоты, вход уеав которого соединен с выходом генера- Ъивв тора модуляции.,ным измерениям и может бытьиспользовано для автоматизации процесса измерений резонанса (ЯМР).Известен магйитометр, содержащийавтодин, колебательный контур,элемент перестройки, детектор сигнала поглощения , усилитель низкойчастоты, синхронный детектор, генератор модуляции, катушку модуляции,устройство захвата линии и блок авто.матического слежения и поиска линии.ЯМР.Захват линии осуществляется повыходному напряжению синхронногодетектора, имеющему форму первойпроизводной сигнала поглощения припереходе последнего через резонансное значение (1Недостатком данного устройстваявляется низкая помехоустойчивостьза счет появления на выходе синхронного детектора помехи (например,обусловленной работой вещательныхрадиостанций).Наиболее близким но техническойсущности к предлагаемому является)измеритель магнитной индукции, содержащий соединенные автодин, колебательный контур, элемент перестройки и детектор сигнала поглощения к выходу которого последовательно подключены усилитель низкой частоты, синхронный детектори система поиска и слежения, выходкоторой подключен к управляющемувходу элемента перестройки, генератор модуляции, соединенный с катушкой модуляции и вторым входом синхронного детектора, а также устрой. ство захвата линиивключающее полосовой Фильтр, вход которого подключен к выходу детектора сигналапоглощения, и выпрямитель, выход кото"рого подключен ко. второму входусистемы поиска и слежениямиУсловия работоспособности магнитометра - небольшой Динамическийдиапазон интенсивной резонанснойлинии. Если при перестройке по диапазону интенсивность резонансной.линии меняется, возникает ложныйзахват линии (2,Недостатком известного устройстваявляется низкая чувствительностьи помехозащищенность.Цель изобретени - повышениечувствительности и помехозащищеннос"ти магнитометра.,Поставленная цель достигаетсятем,что в магнитометр, содержащий автодин с колебательным кон-туром и элемертом перестройки, квыходу которого подключен детекторсигнала поглощения своим выходом, через последовательно соединенныеусилитель низкой частоты, синхрон-.ный детектор и блок потока и слежения- гиромагнитное отношение, постоянноедля данного резонирукщего веществом; подключенный к управляющему входу элемента перестройки, генератор модутляции, соединенный с катушкоймодуляции и вторым входом синхронного детектора, а также блок захваталинии, включающий полосовой фильтр,вход которого подключен к выходу .усилителя низкой частоты, и выпрямитель, выход которого подключен квторому входу блока поиска и слежения, дополнительно введены удвоитель частоты и второй синхронныйдетектор, выход которого соединенс входом выпрямителя, а первый ивторой входы подключены к выходамсоответственно полосового фильтраи удвоителя частоты, вход которого сое"динен с выходом генератора модуляции.,На чертеже представлена блоксхема магнитометра.Магнитометр содержит колебатель"ный контур 1 порогового генератораавтодина 2, элемента 3 перестройкиколебательного контура 1, катушку 4.модуляции, подключенную к. генератору5 модуляции. Выходы автодина 2 колебательного контура 1 и элемента 3перестройки соединены с входом детектора б сигнала поглощения, выходкоторсго подключен к цепи последовательно соединенных усилителя 7 низкой частоты (УНЧ), синхронного детекттора 8 и системы 9 поиска и слежения,выход которой подключен к управляющему входу элемента З,перестройки.Второй вход синхронного детектора35 8 подключен к выходу генератора 5модуляции , а выход усилителя 7низкой частоты, соединен также. с вхо"дом устройства 10 захвата линии,включающим полосовой фильтр 1140 удвоенной частоты модуляции, выходкоторого соединен с входом второгосинхронного детектора 12 удвоеннойчастоты модуляции,на второй входкоторого. через удвоитель 13 часто"45 ты подается опорный сигнал с генератора 5 модуляции. Выход синхронного детектора 12 через выпрямитель 14 подключен ко второму входусистемы 9 поиска и слежения,Устройство работает:.следующимобразом,В измеряемое магнитное поле помещается колебательный контур 1автодина с резонирующим веществомЧастота колебательного контура1 изменяется с помощью элемента 3перестройки, в качестве которого1033996 Редактор В.Пилипенко Составитель М.БухаровТехред Ж.Кастелевич Корректор О.Билак Заказ 5619/49, Тираж 10 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытйй 11335, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5филиал ППП Патент, гужгород, ул. Проектная, 4 Н в .напряженность измеряемого магнитного поляД момент резонанса происходит поглощение высокочастотной энергии автодина 2 резонирующим веществом,Ма нитное поле.модулируется5 . высокочастОтным синусоидальным сигналом (частотой 1 м ) около резонансного;значения. Модуляцияосуществляется с помощью катушек 4 модуляции, питаемых генератором, 5 модуляции.1 В магнитометре предусмотренодва режима работы: режим поискарезонансной линии и режим слежения 15эа полем.В режиме поиска происходит последовательная перестройка колебательного контура 1 до тех. пор, пока частота его колебаний не станет рав д)ной резонансному значению;О . Резонансное поглощение высокочастотнойэнергии веществом детектируетсядетектором б сигйала поглощения,на выходе которого появляется сигнал, 25содержащий компоненту. основной частоты модуляции Г и ее высшие гармоники - 2-ю, 3-ю и т.д., амплитуды.которых пропорционалвны интенсивности резонансного поглощения. Выходной сигнал детектора б сигнала поглощения (усиленный в УНЧ 7 поступаетна первый вход синхронного детектора 8, на второй вход которого подается опорный сигналчастотой Х, с генератора 5 модуляции. Выходной сигнал синхронного детектора 8 представляет собой первую производнуюлинии поглощения и выглядит в видеразйополярного напряжения, прирасстройке относительно центра 40.резонанса, равного нулю или: вцентре резонанса. Этот сигнал поступает на вход системы 9 поискаи слежения Выходное напряжениесистемц 9 поиска и слежения воэдей.ствует на элемент 3 перестройки.,перестраивая частоту по диапазонув режиме поиска и подстраивая ее кцентру реэойайса в режиме слежения.Понск прекращается в момент, когда 5 Очастота колебательного контура 1соответствует центру линии йоглощеэния или близка к ней по сигналу свыхода устройстваф 10, линии захвата.,Работа устройства 10 захвата основа на на выделении из сигналов ЯМР напряжения удвоенной частоты модуля-, ции 2 1 , которое. отсутствует в прдделах ширины линии резонанса. Напряжение частоты 2 Е содержащееся в .выходных импульсах УНЧ 7, выделяется полосовым фильтром 11, настроенным на удвоенную частоту модуляции. 2 Х, При настройке .на центр резонансной линии напряжение основной частоты модуляции Е на выходе детектора б сигнала поглощения и УНЧ 7 равно нулю, при смещении относительно нуля оно меняет Фазу и достигает максимума по обеим сторонам от центра резонансной линии в точках, равноотстоящих от него на половину ширину. линии поглощения. для слежения используется участок равноотстоящий от центра линии поглощФ," ния йа половину ее ширины.Напряжение второйгармоники частоты модуляции на выходе детектора б .сигнала поглощения в УНЧ 7 максималь" но в центре линии поглощения, а в. точках максимума напряжения основной частоты модуляции оно меняет Фазу, одновременно уменьшаясь по амплитуде по мере удаления от центра.Выходные импульсы второго синхрон. ного детектора 12 меняют полярность при смене фазы входного сигнала включенный на его выход выпрямитель 14 пропускает импульсы, полярность которых соответствует центральному участку линии резонансного поглощен ния, где возможен режим. слежения. И таким образом напряжение с выхода выпрямителя 14 осуществляет перевод системы 9 поиска и слежения из режима пойска в режим слежения.Введение второго синхронного дВ- тектора 12 удвоенной частоты модуляции в устройство захвата приводит к расширению динамического диапазона интенсивностей линий резонансного поглощения, в результате чего появляется возможность использовать в качестве образцов вещества, дающие- слабый сигнал ЯМР, что равноценно повышению чувствительности магнитометра.Кроме того вследствие наличия фаэовой избирательности ваорого синх.ронйого детектора, повышается; помехозащищенность устройства в ре-, жиме слежения.