401947

ОгОоте 194 ОП ИСА ИЗОБРЕТ И юз Советск Социалистических РеспубликЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ висимое от авт. свидетельства-7.11.1972 ( 1749275/26-251 нением заявкиЗаявл Кл. 6 01 ч 3/ с прис Гасударственный квинтет Савета Миниатрав СССР на делам изабретений. и атнрытий;ПриоритетОпубликовано 12,Х,1973, Бюллетень41Дата опубликования описания 27.11.1974 УДК 550.838(0 АвторыизобретенияЗаявитель В, Н. Бобров, Б, Г. Успенский и Ю. А, Бурцев Институт земного магнетизма, ионосферы и распространени радиоволн АН СССРАГНИТОМЕТРИЧЕСКИЙ ВАРИОМГТР 2 чи яо но Изобретение относится к области магнитом етрии.Известные магнитометрические вариометры содержат кварцевую чувствительную систему с подвижным магнитом, подвешенным на растянутых нитях, преобразователь поворота подвижной части с емкостным дифференциальным датчиком перемещения, широкополосный усилитель высокой частоты с ветвью местной обратной связи, в которую через дифференциальный трансформатор с симметричными первичными и вторичными обмотками включены датчик, генератор напряжения низкой частоты, фазочувствительный амплитудный детектор, выходной усилитель мощности и цепь компенсации с кольцами Гельмгольца.Недостатками известного вариометра являются низкая чувствительность и ненадежность, поскольку вариометр содержит усилитель с высокоомным входом и весьма сложный преобразователь, обеспечивающий стабильность фазовых соотношений высокочастотного напрякения, а также значительная погрешность измерения вариаций магнитного поля, которая возникает при питании датчика высокочастотным напряжением большой амплитуды.В предложенном вариометре емкостный датк перемещения связан с входом широкопосного усилителя посредством высокочастотго дросселя, а выход широкополосного усц лителя связан с емкостпым датчиком перемещения посредством переключателя, причем фазочувствительный амплитудный детектор и переключатель связаны с генератором цапря жения низкой частоты,Такое конструктивное решение позволяетувеличить чувствительность ц надежность вариометра и уменьшить погрешность измерения вариаций магнитного поля.10На чертеже изображена схема предлагаемого магцитометрцческого вариометра.Вариометр включает в себя кварцевую чувствительную систему с подвижным магнитом 1 ь 1, подвешенным ца растянутых нитях 2, 3.С магнитом 1 жестко связаны кварцевые пластины 4, 5 емкостного датчика перемещения.Магнит 1 и пластины 4, 5 образуют подвижную часть вариометра. Емкостцый датчик пе ремещения содержит также неподвижные пластины 6 - 11, выполненные, например, из кварца с токопроводящим покрытием. Датчик перемещения представляет собой сдвоенный дифференциальный конденсатор с перемен Б ной диэлектрической проницаемостью. Пластины 6 и 9 связаны с входом широкополосного усилителя 12 высокой частоты посредством высокочастотного дросселя 13. Выход усилителя 12 соедццец с трансформатором 14, цме ющцм две выходные обмотки 15, 16.3Обмотка 15 через фазочувствительный амплитудный детектор 17 и фильтр, состоящий из резистора 18 и конденсатора 19, связана с выходным усилителем мощности 20,Выход усилителя 20 связан посредством четырехполюсника 21 с кольцами 22 Гельмголь. ца (на чертеже показано одно кольцо). Четырехполюсник 21 и кольца Гельмгольца образуют цепь компенсации. Четырехполюсник 21 имеет частотно-зависимый коэффициент передачи, что требуется для формирования необходимой частотной характеристики вариометра,К обмотке 16 подключен емкостный усилитель напряжения, состоящий из конденсаторов 23, 24, 25. Обмотка 16 через переключатель 26, выполненный, например, на диодных ключах, и дифференциальный трансформатор 27 с симметричными первичными 28, 29 и вторичными 30, 31 обмотками связан с емкостным датчиком перемещения. Генератор 32 напряжения низкой частоты соединен с фазочувствительным амплитудным детектором 17 и переключателем 26. Выход усилителя 20 является выходом м агнитометрического вариометра.Устройство работает следующим образом.При отсутствии вариаций магнитного поля Земли подвижная часть кварцевой чувствительной системы находится в среднем положении. Емкостный датчик балансируют с помощью дифференциального трансформатора 27 Регулированием конденсатора 24 устанавливают начальную амплитуду высокочастотной генерации, частота которой определяется в основном емкостью дифференциального опдепсатора и индуктивностью дросселя 13. Напр- жение высокочастотной генерации детектируется фазочувствительным амплитудным детектором 17. Ток детектора 17 протекает по резистору 18 и в оба полупериода низкочастот ого напряжения, поступающего от генератора 32, создает равные по величине, по разные по знаку падения напряжения. Конденсатор 19 ускоряет напряжение на резисторе 18. На выходе усилителя мощности 20 напряжение равно нулю.Под действием короткопериодных колебаний напряженности магнитного поля Земли магнит 1 поворачивается, что вызывает смещение пластин 4 и 5 относительно среднего положения. Баланс дифференциального конденсатора этим нарушается. При этом глубина местной обратной связи вокруг усилителя 12 через переключатель 26, дифференциальный трансформатор 27, дифференциальный конденсатор (датчик перемещения) и дроссель 13 зави сит от смещения подвижной части, Знак ееразличен в оба полупериода низкочастотного напряжения, когда переключатель 26 связывает обмотку 16 либо с обмоткой 28, либо с обмоткой 29, Амплитуда высокочастотной ге нерации в один полупериод низкочастотногонапряжения увеличивается, в другой - уменьшается. На резисторе 18 выделяется напряжение того или иного знака, пропорциональное разности токов детектора 17 в разные полу периоды. После прохождения через усилительмощности 20 это напряжение является мерой вариации магнитного поля Земли,Кроме того, выходной сигнал с помощьючетырехполюсника 21 преобразуется в элек трический ток, питающий кольца Гельмгольца.Взаимодействие магнитного поля колец и магнита 1 приводит к появлению компенсирующего момента.Предмет изобретенияМагнитометрический вариометр для регистрации короткопериодных колебаний напряженности магнитного поля Земли, содержащий кварцевую чувствительную систему с подвиж ным магнитом, подвешенным на растянутыхнитях, преобразователь поворота подвижной части с емкостным дифференциальным датчиком перемещения, широкополосный усилитель высокой частоты с ветвью местной обратной З 5 связи, в которую через дифференциальныйтрансформатор с симметричными первичными и вторичными обмотками включен упомянутый датчик, генератор напряжения низкой частоты, фазочувствительный амплитудный детек тор, выходной усилитель мощности и цепькомпенсации с кольцами Гельмгольца, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и надежности и уменьшения погрешности измерения вариаций магнитного 45 поля, емкостный датчик перемещения связанс входом широкополосного усилителя посредством высокочастотного дросселя, а выход широкополосного усилителя связан с емкостным датчиком перемещения посредством переклю чателя, причем фазочувствительный амплитудный детектор и переключатель связаны с генератором напряжения низкой частоты.401947 Составитель й, Волгинаедактор Т. Орловская Техред Л. Грачева Корректор 3. Тарасова аказ 325/9ЦНИИ ясное ипография, пр. Сапунова,Изд. Мо 134Государственного по делам изо Л 1 осква Ж 35 Тираж 755комитета Совета Министретений и открытийРаушская наб., д. 4/5