Устройство для измерения амплитуды переменного магнитного поля

О П И С А Н И Е (ц 781724ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АТ 0 К 0 М.т СИДТйСЗс присоединением заявкиГасударстоанный квинтет СССР(28) Приоритет Опубликовано 23.11.80, бюллетемь43 ао делам нэооретеннй н открытнй(53) УД К 621317. .421.2 (088,8) Дата опубликования описания 23.11.80(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯИзобретение относится к квантовой магии. тометрии и предназначено для измерения пере. менах магнитных полей квантовыми магнито. метрами.Известные квантовые магнитометры с оптической накачкой, предназначенные для измерения 5 переменных магнитных полей, базируются на испоэпзовании Зи Зх сигналов, которые снимаются с нагрузки фотодетекторов, Из них на.иболее широкое практическое применение по.лучили магииюметры, в которых луч света,О производящий накачку и несущий информацию об измеряемом магнитном лоле, располагают параллельно вектору внешней магнитной индук. ции или под некоторым углом, возбуждаю щую радиочастотную катушку располагают пер. пендикулярно или под некоторым углом к век. тору магнитного поля. В магнитометрах на За сигнале для слежения за резонансной частотой преимущественное развитие получила система с фаэовой автоподстройкой с использованием низкочастотной модуляции внешнего магнитного поля или частоты радиочастотного генератора. В магнитометрах на Зх сигнале для еле. 2жения за резонансной частотой используется са.могенернрующая система, Регистрация перемен.ньтх магнитных полей ими осуществляется засчет слежения за постоянным магнитным полем.А измерение амплитуды вариаций производитсяпри обработке материалов регистрации, на ко.торых информация может быть представленав аналоговом или цифровом видах (11. Однако иа ручную обработку и обсчет материалов регистрации затрачивается значительное время, .Наиболее близким к предлагаемому по сво-. ей технической сущности является устройство, предназначенное для измерения амплитуды пере. менного магнитного поля с частотой Ф на осао. ве способа параметрической компенсации. В этом устройстве, предварительно определив частоту измеряемого поля, устанавливают на модуляторе частоту, близкую к ней, и, изменяя амплитуду сигнала модулятора, изменяют девиацию частоты генератора радиополя до иолуче. ния на нуль-индикаторе нулевого сигнала и по разности между максимальной и минимальной3 . 78частотами в момент нуль-биений определяютамплитуду измеряемого поля 2),Информация об измеряемомпеременном.поле в известном устройстве" снийается" с частотомера"визуально "и далее предусматрйвается ручная обработка, на что уходит значительное"время.Цель изобретения - повышение быстродей.ствия измерения.Цель достигается тем, что в устройство дляизмерения амплитуды переменного магнитного поля, содержащее последовательно соединенные магниточувствительный датчик с частотным выходом, усилитель, фазовый детектор и радио.частотный генератор, а также модулятор, включенный между вторыми входами фазового де.тектора и радиочастотного генератора, введеныпоследовательно соединенные частотный детектор, амплитудный детектор и аналого-цифро.вой преобразователь, причем вход частотногодетектора соединен со вторым выходом радиочастотного генератора.На чертеже предсгавлена функциональнаясхема предложенного устройства.Устройство содержит магниточувствительныйдатчик 1 с частотным выходом, усилитель 2,фазовыйдетектор 3, модулятор 4 с регулируе.мой амплитудой, перестраиваемый в широкомдиапазоне частот и амплитуд; радиочастотный генератор 5, частотный детектор 6, амплитуд.ный детектор 7, аналого-цифровой преобразователь 8Устройство работает следующим образом.Сигнал с нагрузки фотодетектора датчика 1через усилитель 2 поступает на вход фазовогодетектора 3, на второй вход которого поступа.ет сигнал с модулятора 4, В случае точногоравенства нулю разности фаз между "колебания.ми с частотой возбуждающего радиочастотногополя и резонансной частотой атомов рабочеговещества, равна нулю разность фаэ между колебаниями с частотой модулятора 4 и частотой изменения интегральной ингенсивности проходящего через поглощающую ячейку света накачки,поступающего на вход фотоприемника датчика, При.синусоидальном изменении индукции- - "измеряейдго "магнитного поля происходит вре 1724 ., 4менной сдвит моментов экстремальных значенийсигналов, поступающих на фазовый детектор.В результате, на выходе фазового детекторапоявляется сигнал соответствующего знака,который по цепочке обратной связи управляетчастотой радиочастотного.генератора 5, Идетпроцесс отслеживаиия резонансной частоты с по.мощью фазового детектора 3, модулятора 4 и-радиочастотного генератора 5. Информация срадиочастотного генератора поступает на частот.ный детектор 6, на выходе которого сигналимеет синусоидальную форму, причем экстремальные значения синусоиды соответствуютмаксимальной и минимальной частотам, радиочастотного генератора, а, следовательно, и экстремальным значениям измеряемого перемен.ного с частотой 1 магнитного поля. С выходаамплитудного детектора 7 постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде измеряемогополя, поступает на преобразователь 8. Послед.ний, предварйтельно отградуированный в едини.цах магнитной индукции, будет непосредственноиндуцировать значение амплитуды измеряемогопеременного магнитного поля,Формула изобретенияУстройство для измерения амплитуды переменного магнитного поля, содержащее последо.вательно соединенные магниточувствительный.датчик с частотным выходом, усилитель, фазовый детектор и радиочастотный генератор, атакже модулятор, включенный между вторымивходами фазового детектора и радиочастотногогенератора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения быстродействия,в неговведены последовательно соединенные частотный детектор,амплитудный детектор и аналогоцифровой преобразователь, причем вход частотф 1 ного детектора соединен со вторым выходомрадиочастотного генератора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. "Арр 1. Орекса," ч 1, 1962, р. 61,2. Авторское свидетельство СССР 9322745,кл, 6 01 Ч 3/08, 1970.781724 Соста Техре каз 8122/49 1019 П нного комитета ССС ений и открытий Раушская наб., д, 4 одписн Тираж ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва, ЖФР, ЛПроектная, 4 ород актор Е. Шишкин Филиал ППП "Патент",ель М, Клыко Асталош