Протонный магнитометр

сОки сОВетснихСОЦИЮИСТИЧЕСНИХРЕСГУЬЛИН зщС 01 КЗЗ 08 ЗОБРЕТЕНИЯ ИС КАВ знт ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЖЖРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОМУ СВИДТЕДЬСТВ(56) 1. Патент США Иф 3443207,кл. 324-5, 1969.2, Авторское свидетельство СССРУ 834633, кл. С 01 К 33/08, 1981(54)(57) ПРОТОННЬЗЙ МАГНИТОМЕТР, содержащий последовательно соединенныекомандный блок, блок тока поляризации, датчик, усилитель-ограничительи умножитель частоты, состоящий изфазового детектора н последовательносоединенных блока управления частотой ЯО 1118942 А генератора, управляемого генератораи делителя частоты, выход которогоподключен к второму входу фазовогодетектора, счетчик, первый вход которого подключен к первому выходууправляемого генератора, а второй,вход - к второму выходу командногоблока, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности ибыстродействия измерений, магнитометрснабжен блоком управления умножителем,вход которого соединен с третьим выходом командного блока, первый выходсоединен с вторым входом делителячастоты, второй выход - с вторым входом блока управления частотой генератора, третий выход подключен к второму входу управляемого генератора, авыход усилителя-ограничителя соединенс входом командного блока.1118Изобретение относится к устройствам для магнитных измерений и предназначено для исследования слабых аномалий магнитного поля Земли в пределах(0,2-0,7)10 нТл в условиях скважин.Известен протонный магнитометр,состоящий из датчика, усилителя-ограничителя, фазового детек 1 ора, фильтранизких частот, управляемого генератора, делителя, триггера, регуляторавеличины тока в датчике, индикатораокончания тока в датчике, схемы включения тока поляризации и командногоустройства 1 1 3,Недостаток данного устройстваотсутствие надежной синхронизацииумножителя во всем диапазоне измеряемых полей, что обусловлено неточнойручной регулировкой момента началасигнала прецессии, а также. отсутствием возможности получения большогокоэффициента умножения (1000 .и бо"лее) вследствие неопределенности момента появления сигнала. Последнееотносится к верхней части диапазонаизмеряемых полей из-за экспоненциальности переходного процесса включениятока поляризации, что не позволяетосуществлять синхронизацию умножите"ля с точностью до единиц градусов,которая необходима при коэффициентеЗОумножения 1000 и более и отсчетнойточности прибора О, 1 нТл при цйклеизмерения 0,25 с и менее.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяустройство, содержащее датчик, усилитель-ограничитель, умножитель час"тоты, в состав которого входят фазовый детектор, устройство управления,частотой генератора, управляемыйгенератор, делитель частоты, счетчик,формирователь тока поляризации, командный блок и блок управления делителем, причем один из входов блокауправления делителем соединен с вы- фходом усилителя-ограничителя, адругой вход - с одним из выходовкомандного блока, а выход - с однимиз входов делителя частоты 23.Недостатком известного устройства ффявляется то, что синхронизация момента включения управляемого генера"тора осуществляется через определенное время (не менее 2-3 мс). Схема,используемая в устройстве"прототипе, ээне позволяет выполнить вхождение всйнхронизацию, если диапазон изменения частот достигает 1000 Гц. Сокра 942 2щение времени вхождения в синхронизацию при малом отношении сигнал/шумс применением малоинерционных системувеличивает погрешность измеренийвследствие того, что напряжение,вырабатываемое схемой для управлениягенератором, зависит не только отчастоты сигнала прецессии, но и отнапряжения импульсных помех.Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерений путем исключения времени вхождения в синхронизацию управляемого генера" торас сигналом прецессии.Поставленная цель достигаетсятем, что в протонный магнитометр, содержащий последовательно соединенные командный блок, блок тока поляризации, датчик, усилитель-ограничитель и умножитель частоты, состоящий из фазового детектора и последовательно соединенных блока управления частотой генератора, управляемогогенератора и делителя частоты, выходкоторого подключен к второму входу фазового детектора, счетчик, первый вход которого подключен к первому выходу управляемого генератора, а второй вход - к второму выходу командного блока, снабжен блоком уп равления умножителем, вход которого соединен с третьим выходом командного блокапервый выход соединен свторым входом делителя частоты, второй выход - с вторым входом блокауправлениячастотой генератора, третий выход подключен к второму входууправляемого генератора, а выход усилителя-ограничителя соединен с входом командного блока.На чертеже представлена функциональная схема магнитометра.Магнитометр содержит датчик 1,усилитель-ограничитель 2, вход которого соединен с выходом датчика, умножитель 3 частоты, в состав которого входят фазовый детектор 4, первый вход которого соединен с усилителем- ограничителем 2, блок 5 управления частотой генератора, первый вход которого соединен с выходом фазового детектора, управляемый генератор 6, первый вход которого соединен с вы" ходом блока 5 управления частотой генератора 8 и делитель 7 частоты, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора 4, а первый вход " с .вторым выходом управляемогогенератора 6, счетчик 8, вход котороТ 710 По писишке ИВИИПИ Заа 7446/ЗЗ филиал ППП текаг,Уззород, уд.Проектная, 4 Ф 3 11189 го соединен с первым выходом управляемого генератора 6, блок 9 управления умножителем, первый выход которого соединен с вторым входом делителя частоты 7, второй выход - с вторымвходом блока 5 управления частотой генератора, а третий выход - с вторым входом управляемого генератора 6, командный блок 10, второй выход которого соединен с вторым входом счетчика 8, третий выход - с входом блока" 9 управления умножителем, а также блок 11 тока поляризации, вход которого соединен с первым выходом командного блока 10, а выход - с входом датчика 1.Предлагаемый магнитометр работает следующим образом.Команда "Поляризация", задаваемая командным блоком 10, поступает на блок 11 тока поляризации, который формирует сигнал поляризации на датчике 1. В момент окончания поляризациис командного блока 1 О на счетчик 8 и блок 9 управления умножителем 25 поступает команда "Старт", а в схеме усилителя-ограничителя 2 формируется импульс задержки Сд . При команде "Старт" с блока 9 управления умножителем подается импульс управления на управляемый генератор 6, который приводит генератор в состояние, обеспечивающее в следующем эакте генерацию в фазе, совпадающей с фазой приходящего сигнала прецессии, и импульс35 управления на делительчастоты, устанавливающий его в исходное состояние. По окончании переходных процессов через время, равноезс д. на выходе усилителя-ограничителя 2 устанавливаешься сигнал прецессии и магнитометр готов к началу подстройки и счета.Первый после окончания импульса йд, положительный фронт .сигнала прецессии формирует импульс "Начало подстройки и счета", подаваемый с командного блока 10 на блок 9 управления умножителем. Последний запускает управляемый генератор 6 синфаз ко с сигналом прецессии. Сигнал с 42 4управляемого генератора 6 поступаетна делитель 7 частоты, фазовый детектор 4 и блок 5 управления частотойгенератора, формирующие напряжениеуправлений генератором 6.При этомв блоке 5 управления частотой генератора сохраняется напряжение, соответствующее частоте сигнала прецессии предыдущего цикла измерений, Впроцессе счета блок 5 управлениячастотой генератора выполняет рольактивного управляющего элемента.Таким образом, к моменту счета разность фаз между частотой управляемого генератора 6 и сигналом прецессииравна нулю, а частота управляемогогенератора 6 равна частоте предыдущего Факта измерений, в результатечего нет необходимости в дополнительном времени для вхождения всинхронизацию. Время подстройки( Т,д ) и счета (сцГтО) формируются командным блоком 10, Т д определяется величиной отношения сигнал/шум,- задаваемой точностьюизмерений. Целесообразно, чтобыподстрсчета В момент окончанияимпульса Тдр р с командного блокачерез блок 9 управления умножителемна блок 5 управления частотой генератора поступает команца "Конецподстройки", после которой блок 5управления частотой генератора запоминает напряжение, управляющее частотой генератора 6 в соответствиис частотой сигнала прецессии прошедшего такта измерений, По окончаниис це, процесс продолжается,Предлагаемое техническое решениепозволяет независимо от частоты ифазы сигнала прецессии исключитьвремя вхождения в синхронизациюсигнала прецессии с управляемым генератором и обеспечить режим работы,при которомсцен фдодстрюобеспечивает измерения в Широкомдиапазоне частот непосредственно поокончании, когда отношениесигнал/шум максимально, т.е. повьюсить точность и быстродействие измерений.