Квантовый магнитометр

Союэ Советскик Социалистических РеспуоликЗависимое от авт. свидетельства- Заявлено 17.7.1971 ( 1659867/26-25) 1 Ч. Кл, 6 01 ч 3/14 исоединением заявки 1 ч" Комитет оо делам кэобретеииК и открыт при Соеете Мииистр СССРитет УДК 550 838(088 8 убликовано 23,Х.1972. Бюлл та опубликования описания нь3 ,Х 11.197 Авторы зобретения Пак, Г. К. Жиров и о ол 3 аявител Казахский филиал Всесоюзного научно-исследовательског института разведочной геофизикиАНТОВЫЙ МАГНИТОМ Изобретение относится к области измерительной техники, предназначенной для выполнения магниторазведочных работ или записи долгопериодных вариаций магнитного поля с представлением информации в графическом виде.Известны квантовые магнитометры, измерительная часть которых построена по принципу электронно-счетных частотомеров, регистрирующих число периодов частоты прецессии за определенный промежуток времени. Для графической зациси результатов измерения, в них, как правило, применяются цифро-аналоговые преобразователи, включающие в себя кроме частотомера и аналогового регистратора ключевую схему и сумматор, формирующие электрический сигнал, напряжение или ток которого пропорциональны состоянию счетных декад.Наличие ключевой и суммирующей схемы - это существенный недостаток цифро-аналоговых преобразователей, так как из-за нестабильности параметров эти схемы являются источниками погрешностей, что приводит к нестабильности, нуль-пункта прибора. Кроме того, аналоговые самописцы не могут работать в условиях сильной тряски подвижной платформы, с которой ведется измерение магнитного поля.В предложенном квантовом магнитометре с целью повышения разрешающей способности регистрации поля, упрощения схемы и конструкции прибора шкала развертки регистратора магнитометра квантуется с помощью синхродиска, жестко связанного с приводом развертывающего устройства, на равные интервалы, соответствующие разрешающей способности младшего разряда частотомера, число которых равно объему памяти опрашиваемой части счетчика. Последняя, вход которой 10 соединен с выходом генератора импульсов, вовремя цикла регистрации исполняет рольнульоргана, управляющего отработкой механизма записи по моменту переполнения или совпадения показаний опрашиваемого счетчика.15 Для повышения наглядности изображенияграфика при регистрации поля, флуктуирующего вблизи одного края шкалы, в развертывающем устройстве введен дополнительный гребень, сдвинутый относительно первого так, 20 что если запись от первого смещается к краюшкалы, запись от второго выходит в среднюю ее часть.На чертеже дана блок-схема предлагаемогомагнитометра с автоматическим построителем 25 графика в точечном виде.Сигнал радиооптического резонанса в видечастоты, пропорциональной измеряемому магнитному полю, с квантового датчика 1 подает ся на электронный ключ 2. Последний строби.30 руется импульсом, поступающим из формиро356615 Квантовый магнитометр, содержащий магниточувствительный элемент на принципе оптической накачки, датчик сигнала, электронно-счетный частотомер и автоматический построитель графиков с механическим развертывающим устройством, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности регистрации, в него введен генератор импульсов, выполненный в виде синхродиска, жестко связанного с приводом развертывающего устройства и равномерно квантующего шкалу регистратора на интервалы, цена которых соответствует разрешающей способности младшего разряда, а количество - равно объему спрашиваемого счетчика, соединенного с выходом генератора импульсов и исполняющего во время цикла регистрации роль нуль- органа, управляющего отработкой механизма записи по моменту переполнения или совпадения показаний опрашиваемого счетчика. 40 45 50 55 вателя 3 временного интервала, длительность которого задается при помощи высокостабильного кварцевого генератора и делительной линейки, В момент действия стробирующего импульса импульсы частоты Ларморовской прецесси с квантового датчика поступают на электронный счетчик 4, где запоминаются после окончания времени счета, Счетчик 4 при помощи электронного ключа б подключен к схеме б управления печатью дискретно-аналогового регистратора 7,Регистрирующая часть магнитометра состоит из механического развертывающего устройства - оараоана 8 с развертывающими гребнями с печатающим механизмом 9. Ьарабан приводится во вращение с помощью электромотора 10 с редуктором 11. Протяжка бумаги осуществляется или от электромотора Ы через специальный редуктор 12 или от масштабного редуктора 13, связанного с наземной движущейся платформой через муфту сцепления 14.На одном валу с развертывающим барабаном 8 установлены синхродиски тенераторов 1 б - 17 импульсов сравнения и генераторов 18 - 20 тактовых импульсов. Таким образом, осуществляется жесткая синхронизация тактовых импульсов и импульсов сравнения с движением механической развертки.Выход генератора 20 подключен к сбросовой шине формирователя 3 времени и электронного счетчика 4, а выход генератора 17 - ,ко входу счетчика 4, После окончания времени счета электронный ключ 2 закрывается. Одновременно с этим открывается ключ 5, а на вход электронного счетчика 4 начинают поступать импульсы сравнения с генератора 17, количество которых за полный цикл развертки равно объему памяти опрашиваемой части счетчика. Например, при опросе двух последних декад количество прорезей на синхродиске для формирования импульсов сравнения равно 100. Импульс переполнения счетчика поступает на схему б управления печатью, где формируется мощный импульс для приведения в действие ударного механизма. В месте встречи развертывающего гребня и ударного механизма на бумаге печатается точка, несущая информацию о заполнении счетчика.Магнитометр работает следующим образом.При пуске электромотора 10 генератор 20 приводит формирователь 3 и электронный счетчик 4 в исходное (нулевое) состояние. После подачи импульса сброса в формирователе 3 формируется заданный временной интервал, на время которого открывается электронный ключ 2, пропускающий на вход счетчика 4 частоту сигнала, генерируемого в дат 5 10 15 20 25 30 35 4чике 1. Во время счета электронный ключ 5 заперт. Время измерения частоты сигнала и скорость вращения синхродисков подобраны так, что цикл измерения завершается до начала работы генераторов 15 - 17 за счет сдвига во времени тактового импульса и первого импульса сравнения. После завершения счета запирается ключ 2 и на вход счетчика 4 поступают импульсы сравнения от генератора 17. При наполнении опрашиваемой части счетчика до полного объема его памяти на его выходе появляется импульс переполнения, который через открытый электронный ключ б поступает на схему управления печатью б и дает команду для обработки ударнику печатающего механизма. Положение точки, появляющейся на бумаге при встрече ударного механизма и развертывающего гребня, пропорциональчо показанию электронного счетчика, фиксирующего напряженность магнитного поля. При дальнейшем вращении вала развертывающето устройства циклы счета и регистрации повторяются и на движущейся бумажной ленте фиксируется дискретный график изменения магнитного поля.Приборы, построенные по такой блок-схеме отличаются устойчивостью работы в тряске и с одинаковым успехом могут использоваться как для работы с подвижных платформ, так и в качестве магнитовариационных станций. В первом случае движение бумажной ленты синхронизируется при помощи масштабного редуктора с расстоянием, пройденным движущейся платформой, а во втором - со временем. Предмет изобретения356615 21 - Ф Ф -- .м. Составитель Л. БайдаковаТехред А, Камышникова Корректор Г. Запорожец Редактор Н, Коляда Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 3939/12 Изд,1610 Тираж 406 ПодписноеЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб., д, 4/5