Квантооптический магнитометр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциалистическихРеспублик оц 702326(23) П риоритет Ввуюрстюай квввтвт СССР ав авяам взебретеккй в ютррытввОпубликовано 05.12.79. Бюллетень,% 45 Дата опубликования описания 05.12,79(54 ООПТИЧЕСКИЙ МАГНИТОМЕТ 1Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно - к одному из уст. ройств для измерения индукции (напряженности) магнитного поля - квантооптическому магнитометру. 5Известен квантооптический магнитометр, содержащий спектральную лампу, генератор ее возбуждения, камеру поглощения с элементами фильтрации, поляризации и фокусировки светового потока и фотодетектор для обнару 0 жения поглощения света - фотодетектор сиг. нала прецессии 1.В этом магнитометре излу чение спектральной лампы в значительной мере зависит от ее температуры, условий внеш 15 ней среды, а также от стабильности параметров и режима генератора возбуждения спектральной лампы. Нестабильность излучения спектральной лампы приводит к нестабильности светового потока накачки камеры погло 20 . щения и, соответственно, к погрешности изме.рений.Наибол ому квантоцепь обопт иче ее близок к предлагаемий магнитометр, содержащи ратной связи по световому потоку, включаю.щую регулятор мощности генератора возбуждения спектральной лампы 12. В этом маг.нитометре свет накачки стабилизируется посредством регулятора мощнбсти генератора воз.буждения спектральной лампы в зависимостиот яркости последней. Для измерения яркостииспользуется контрольный фотопреобразователь,установленный вблизи спектральной лампы,При такой стабилизации поддерживается постоянным излучение спектральной лампы (вспектре чувствительности контрольного фотопреобразователя), а не световой потокнакачки камеры поглощения. При этом изменениеоптических свойств баллона камеры поглощения и элементов фильтрации, поляризации ифокусировки светового потока, например,вследствие их геометрического смещения илизагрязнения, а также изменение характеристикчувствительности контрольного фотопреобразо.вателя из-эа его температурной нестабильностив связи с близким расположением к сильнонагревающейся спектральной лампе, приводитк изменению светового потока накачки ка37023меры поглощения и, соответственно к допол.нительной погрешности измерений,С целью повышения точности квантооптический магнитометр, содержащий спектральнуюлампу с генератором возбуждения, фотодетектор сигнапа прецессии и цепь обратной связипо световому потоку, включающую регулятормощности возбуждения, усилитель, снабженцепью электрической обратной связи, состоящей из фильтра низкой частоты, включенногона выходе фотодетектора, При этом выходфильтра низкой частоты соединен со входом,регулятора мощности генератора возбужденияспектральной лампы,На чертеже изображена схема устройства, 1 БВ поле катушки контура возбуждения 1, 2помещена спектральная лампа 3. На одной оп.тической оси со спектральной лампой расположены элементы 4 (фильтрации, поляризациии фокусировки светового потока), камера впоглощения 5 и фотодетектор сигнала прецессии 6. Камера поглощения 5, находящаяся вполе Н, охвачена радиочастотной катушкой 7,К фотодетектору сигнала прецессии 6 подведено напряжение постоянного тока питания 2 БОпят, К выходу фотодетектора подключенфильтр низкой частоты, состоящий из сопротивлений нагрузки 8,.9, разделительного кон.денсатора 10, через который соединение фотодетектора 6 связан с усилителем 11 переменной зосоставляющей детектированного сигнала, и блокировочного конденсатора 12, установленногона входе регулятора мощности 13 генераторавозбуждения 14, к выходу которого подключена катушка контура возбуждения 1, 2, 35Магнитометр действует следующим образом,Спектральная лампа 3 через катушку контуравозбуждения 1, 2 возбуждается от генерато.ра 14. Свет спектральной лампы 3, пройдячерез элементы 4 и камеру поглощения 5, в 40которой происходит оптическая накачка, попадает на фотодетектор сигнала прецессии 6,питаемый постоянным током от источника снапряжением Опит При совпадении радиочастоты тока, питающего радиочастотную катушку 7, с частотой прецессии, определяемой амплитудой вектора Н, световой поток, проходящий через камеру поглощения 5, модулиру.ется по интенсивности с этой частотой. Такимобразом, сигнал на выходе фотодетектора 6 50 26 4содержит постоянную составляющую, обусловленную средней интенсивностью светового потока накачки и переменную составляющую, связанную с индукцией измеряемого магнитного поля;Через фильтр низкой частоты, состоящий из сопротивлений нагрузки 8, 9, разделительного конденсатора 10 и блокировочного кон.денсатора 12, переменная составляющая направЭляется на усилитель 11, сигнал которого иепользуется для регистрации индукции измеряемого магнитного поля, а постоянная составляющая - на регулятор мощности 13, причем конденсатор 12 защищает регулятор мощнос- .ти 13 от переменной составляющей, Регуля.тор 13 управляет мощностью генератора возбуждения 14 и через него - яркостью спектральной лампы 3. Таким образом замыкается цепь стабилизации светового потока накачки: всякое изменение средней величины этого потока, вызванное, например, изменением.геометрии или загрязнением элементов 4, камеры поглощения 5 изменяет постоянную со.ставляющую выходного сигнала фотодетектора 6 и через него - яркость спектральной лампы 3 таким образом, чтобы стабилизировать световой поток накачки. При этом снижается погрешность измерений и соответственно повышается производительность прибора. Кроме того, ликвидация контрольного фотопреобразователя повышает надежность магнитометра,Формула изобретенияКвантооптический магнитометр, содержащийспектральную лампу с генератором возбуждения, фотодетектор сигнала прецессии и цепьобратной связи по световому потоку, включающую регулятор мощности генератор возбуждения, усилитель, о т л и ч а ю. щ и й.с я тем, что, с целью повышения точности,он снабжен цепью электрической обратной связи,состоящей иэ фильтра низкой частоты, включенного на выходе фотодетектора, при этомвыход фильтра низкой частоты соединен совходом регулятора мощности генератора возбуждения спектральной лампы,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент США У 3725775, кл. 324 в , 1968.2. Патент США Мф 3728612, кл. 324 в , 1971.,Техред З.Фанта . Корректо Редактор Б. Фед ешетни каз 7583/4 илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектн Тираж 1073Подписи ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий 3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5