Многокамерный самогенерирующий квантовый магнитометр

СОЮЗ ССВЕТСНИХШЗВЛИИИЕЩииРЕСПУ БЛИН 119) (21) 4(51) С 01 7 3/1.4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Хоцей В.С. Зависимость амплитуды сигнала МЧЭ квантовых магнитометров от его ориентации относи.тельно измеряемого поля. - "Геофизическая аппаратура", 1975, вып. 57, с, 13-17.2, Авторское свидетельство СССР У 712787, кл. С 01 Е 33/08, 1978.3. Авторское свидетельство СССР У 364915, кл, С 01 Ч 3/14, 1970 (прототип).(54)(57) МНОГОКАМЕРНЫЙ САМОГЕНЕРИРУЮЩИЙ КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР, содержащий генератор возбуждения спектраль,ной лампы, по крайней мере два расположенных под углом оптических канала, каждый из которых содержит последовательно размещенные поляроид, четвертьволновую пластинку, камеру поглощения, радиочастотную кастушку, охватывающую камеру поглощения, и фотодетектор, а также спектральную лампу, размещенную в области пересечения оптических каналов, и усилитель обратной связи с фазокорректирующими цепями, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения рабочего диапазона путем устранения зон нечувствительности в ориентационной зависимости амплитуды сигнала, в него дополнительно введены две пары последовательно соединенных предварительного усилите- ля и удвоителя частоты и делитель частоты на два, причем предварительный усилитель первой пары подключен 3 к выходу фотодетектора первого оптического канала, предварительный усилитель второй пары - к выходу фотоде- д тектора второго оптического канала, выходы удвоителей частоты подключены чс входам усилителя обратной свя-. зи, а делитель частоты на два подключен входом к выходу усилителя обратной связи и выходом - к последовательно включенным радиочастотным катушкам.1141364 г Известей самогенерирующий квантовый магнитометр, содержащий дваили три магниточувствительных элемента с оеями, разнесенными в пространстве на угол 135 О, причем в цепьобратной связи включен тот магниточувствительный элемент, амплитудасигнала которого при данной ориентации больше .1 3Недостатком такого магнитометраявляется наличие погрешности приизмерении магнитного поля, появляющейся при переключении сигнала с одного канала на другой.Известен также квантовый магнитометр, содержащий спектральную лампу, генератор возбуждения спектральной лампы, круговые поляризаторы,камеры поглощения с радиочастотнымикатушками, расположенные под угломодна относительно другой, фотоприемник, блок возбуждения сигнала атомного резонанса и оптическую систему 23.Этот магнитометр обладает мертвойзоной в ориентационной зависимостиамплитуды сигнала (зоной нечувствительности), связанной с наличием таких угловых положений датчика относительно измеряемого поля, при которых Фазы сигналов от различных камерпротивоположны, и сигналы взаимнокомпенсируются,Наиболее близким техническим. решением к изобретению является многокамерный самогенерирующий квантовый магнитометр, содержащий генератор возбуждения спектральной лампы,по крайней мере два расположенныхпод углом оптических канала, каждыйиэ которых содержит последовательноразмещенные поляроид,:четвертьволновую пластинку, камеру поглощения,радиочастотную катушку, охватывающуюкамеру поглощения, и фотодетектор,а также спектральную лампу, размещенную в области пересечения оптических каналов, и усилитель обратнойсвязи с фазокорректирующими цепями 3,Недостатком известного магнитометра является наличие зон нечувст 1 О канала, каждый из которых содержит последовательно размещенные поляроид, четвертьволновую плас тину, камеру поглощения, радиочастотную катушку, охватывающую камерупоглощения, и фотодетектор, а такжеспектральную лампу,.размещеннуюв области пересечения оптических кад налов, и усилитель обратиой связис фазокорректирующими цепями, дополнительно введены две пары последовательно соединенных предварительного усилителя и удвоителя частотыи делитель. частоты и делитель частоты на два, причем предварительныйусилитель первой пары подключенк выходу Фотодетектора первого оптического канала, предварительный усилитель второй пары - к выходу Фотодетектора второго оптического канала,выходы удвоителей частоты подключенык входам усилителя обратной связи,а делитель частоты на два подключенвходом к выходу усилителя обратнойсвязи и выходом - к последовательновключенным радиочастотным катушкам.4Магнитометр может быть выполненв двух- или в трехкамерном варианте,На чертеже изображена структурная схема самогенерирующего квантового магнитометра с двумя камерами.Устройство содержит спектральнуюлампу 1, генератор 2 возбужденияспектральной лампы, поляроиды 3 и 4,четвертьволновые пластины 5 и 6,камеры 7 и 8 поглощения, радиочастотные катушки 9 и 10, Фотодетекторы 11 и 12, предварительные усилители 13 и 14, удвоители частоты 15и 16, усилитель обратной связи с Фазокорректирующими цепями 17, делитель 18 частоты на два, причем свет Изобретение относится к магнитометрической техйике и может быть использовано при разработке магинтометров, применяемых для измерения земного или космического магнитных полей.4,вительности мертвых зон), обусловленных тем, что, если биссектриса угла между оптическими осями перпендикулярна направлению магнитного поля, то происходит взаимная компенсация сигналов камеры. Цель изобретения - расширение рабочего диапазона путем устранениязон нечувствительности в ориентационной зависимости амплитуды сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в многокамерный самогенерирующий квантовый магнитометр, содержащий генератор возбуждения спектраль ной лампы, по крайней мере два расположенных под углом оптических114133от спектральной лампы 1, пройдячерез поляроиды 3 и 4, четвертьволновые пластины 5 и 6 и ячейки 7 и 8поглощения, падает на фотодетекторы 11 и 12, выходы Фотодетекторов 11и 12 подключены к входам предварительных усилителей 13 и 14, выходыкоторых соединены с входами удвоителей 15 и 16 частоты, выходы удвоителей частоты подключены к входуусилителя обратной связи с фазокорректирующими цепями 17, выход которого соединен,со входом делителя 18частоты на два, а выход делителя частоты на два соединен с радиочастотными катушками 9 и 10,Магнитометр работает следующимобразом.Световое излучение спектральнойлампы 1, циркулярно поляризованное 2 Ополяроидами 3, 4 и четвертьволновыми пластинами 5 и 6, модулируетсяпо интенсивности камеры 7 и 8 поглощения с частотой переменного магнитного поля, создаваемого радиочастотными катушками 9 и 10. фотодетекторы 11 и 12 преобразуют это излучение в электрические сигналы, которые,усиливаются предварительными усилителями 13 и 14, после чего 64 4частота этих сигналов умножается на два удвоителя частоты 15 и 16. Сформированные таким образом сигналы от различных камер суммируются и усиливаются усилителем обратной связи с фотокорректирующими цепямя 17. Для выполнения условия гене" рации необходимо восстановить исходное значение частоты, что осуществляется делителем 18 частоты на два, выходной сигнал которого подается на последовательно соединенные радиочастотные катушки 9 и 10.При этом замыкается положитель-. ная обратная связь, обеспечивающая возникновение незатухающих колебаний с частотой, определяемой напряженностью внешнего магнитного поля. Операция удвоения частоты приводит к тому, что суммирование сигналов от различных камер происходит не алгебраически, а по абсолютным величинам, в связи с чем угловые зойы, в которых происходит взаимная компенсация сигналов, отсутствует.Таким образом, предлагаемый магнитометр позволяет расширить диапазон измерений путем устранения мертвой зоны в ориентационной зависимости амплитуды сигнала.