Квантовый магнитометр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АОСКОМУ СИДВЕДСа) Союз Советских Социалистических Республик".и,(61 ) Дополнительное к авт. свид-ву -Государетвеииый комитет ,СССР ио делам изобретеииб и открцти 1(088,8) Дата опубликования описаныя 28.12.79(71) Заявитель Специальное конструкторское бюро физическогбприборостроенйя АН СССР .ЩР:.:(54) КВАНТОВИЙ МАГНИТОМЕТР1Изобретение относится к области геофизики, в частностй, к приборам для измерения магнитного поля,прин- цип действия которых основан на Ще- обраэовании магнитноЕ поле -" частота" 5В известных магнитометрах 1) Измеряется либо непосредственно чаото,та сигнала Еб, либо преобразованная частота сигнала,. например умножен ная в определенное число раэ, Эталонноевремя счета выбирается в этом случае таким, чтобы показания выходного счетчика частотомера магнйтомет ра были .непосредственно в единицахнайряжеЬности или индукции магнитвогополя. 4Известен также квантовый магнитометр 2, содержащий преобразователь магнитное поле - частота и,последова тельно соединенные схему совпадения, формирователь эталонного времени и" регистрирующее устройство, причем вы- .ход преобразователя соедийен с первыми входами схемы совпадения и реб 5 гистрирукщего устройства, второй вход которого соединен с одним из выходов Формирователя эталонного времени, .подключенного вторьм выходом к схеме совпадения.Ю 2Недостатком известных квантовых магнитометровявляется зависимость результата измерений от воздействия на преобразователь магнитнэе поле - частота низкочастотной электромагнитной (мультипликативной) помехи, так как полезный сигнал модулируется, по мехой по частоте. Воздействие мультипликативной помехи, в зависимости от ее направления по отношению к измеряемому полю, различно. Если эти направления совпадают, то влияние наибольшее, однако оно может быть скомпенсировано, если интервал эта- лонного времени счета кратен периоду помехиВ общем же случае, когда, эти направления оказываются произвольными, мультипликативная помеха приведет к систематической погрешности измерений, даже если интервал измерения окажется,кратною"периоду помехи.Однако, определив взаимное расположение в пространстве измеряемого вектора магнитного поля и вектора помехи, например,с помощью остронайравленного индуктивного датчика со стержневым Ферритом, имеющего игольчатую диаграмму направленности, можно оценить величину систематическойпогрешности, обусловленной указанной помехой.Целью настоящего изобретения является уменьшение погрешности измерений квантовыми магнитометрами в условиях воздействия низкочастотной электромагнитной помехи.Поставленная цель достигается тем,что в квантовый магнитометр введеныйоследовательно соединенные датчикпомехи и регулируемый фазовращатель, подключенный ко входу схемы совпадения.Изобретение поясняется чертежом,где на фиг 1 представлена функциональная схема квантового магнитометра, на фиг. 2 приведены временные ди аграммы его работы.Квантовый магнитометр содержитпреобразователь 1 магнитное поле - частбта, датчик 2 псйехи, регулируемый фазовращатель 3 схему 4 совпаде ния для запуска форйирователя эталон" "нбговремени счета, формирователь 5 эталонного времени счета и выходное устройство 6,Датчик 2 помехи и регулируемый фазовращатель 3 осуществляют дополни:тельную синхронизацию момента запуска Формирователя .5 эталоннбго време" ни"счета;-что позволяет уменьшить, а в отдельных случаях полностью ском-30 пенсировать погрешность от магнитной составляющей электромагнитной помехи промышленной частоты.Требуемый фазовый сдвиг сигнала,запускающий Формирователь эталонного 35времени счета по отношению к сигналу помехи, действуквцему на преобразователь 1 магнитное поле-частота задается фазовращателем 3, равнымили 9, Значения Р иопределяются со отношениями: 6 фэв дионису =Ч +апов " гд 4 к" -целое"число периодовпомехи, укладывающихся за время %мп/245Вывод -значений Ч истановится ясным из рассмотрения фиг, 2.Если интервал эталонного времени счета сфазирован относительно переменной магнитной составляющей йомехи та ким образом, что эта помеха располо жена"сйьЖетричйб "относительно йачала координат построенного в середине эталонного времени счета, то ее результйрующее действие при усреднении измеряемой частоты сигнала, промодулированного помехой, окажется взаимокомпенсированньм из-за указанной симметрии в случае, если измеряемый вектор;и направление магнитной составляющей помехи совпадают. Именно этот 60случай"для упрощения фазовых соотношений и представлен на фиг. 2. Во всех прочих случаях взаимногбрасположейия"йзйеряемого вектора и мультипликативной помехи полной компенсации,не происходит, появляется систематическая погрешность измерений, котораяможет быть учтена, Однако, в любомслучае при указанных Фазовых соотношениях устраняется дисперсия измерений из-за наличия мультипликативнойпомехи,В качестве датчика 2 помехи используется либо специальный индуктивныйдатчик с высокой чувствительностью,либо сетевой блок питания самогомагнитометра, питающийся из той сети,которая порождает помеху либо сампреобразователь 1 магнитное полечастота, если он выпблнен в виде индуктивного датчика.Предлагаемый квантовый Магнитометр выгодно отличает простотасредств, которыми достигается поставленная цель, по сравнению с известным ранее сйособом, реализация которого на практике не получила широкого распространения ввиду сложности.Использование помехоэащищенного квантового магнитометра может найти применение в прецезионных преобразователях электрических сигналов и угловых перемещений на принципах квантовой магнитометрии.4 ормула изобретения Квантовый магнитометр, содержащий преобразователь магнитное поле-,частота и последовательно соединенные схему совпадения, Формировательэталонного времени и регистрирующееустройство, причем выход преобразователя соединен с первыми входамисхемысовпадения и регистрирующегоустройства, второй вход которого соедйнен с одним из выходов формирования эталонного времени, подключенного вторьзй выходом к схеме совпаде- .ния, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью уменьшения погрешностиизмерения в"условиях воздействия низкочастотной электромагнитной помехив него введены последовательно соединенные датчик помехи и регулируемый фазовращатель, подключенный ковходу схемы .совпадения.Источники информации,принятые вовнимание при экспертизе1. Померанцев Н. М., Рыжков В. М.,Скроцкий Г, В., Физические основыквантовой магнитометрии,:М. Наукафф, 1972, с. 376-378, 388-390.2. Бледнов В. А., Ротштейн. А. Я.,Ротштейн М. А. О погрешностях квантовых магнитометров при воздействии" нйзкочастотной помехи, Л., ВНИИМиМ. Д. И. Менделеева и ОКБ НПО Геофизика, 1975, Тезисы докладов 1 Все",союзной конференции по методам исредствам измерения параметров магнитного поля, с, 16 (прототип).705401 фурку оставитель С. Рыжихехред О.Андреййо. КорректоР Н. Задерновск едактор М. Мина Тираж б 88Подписное аэ 8024/5 СССР илиал ППП фПатентфф, г. ужгород, ул. Проектная ЦНИКПИ Государств по делам изобре13035, Москва, Ж,ного комитеений и открытаушская наб