Устройство для измерения магнитного потока

(51)5 С 01 К 33 0 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЕЛЬСТВ ательски г ссс 198 пользо ь нзоб змереСЮ госулА стеенный Комитет сссРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ С(71) Сибирский научно-исслкий институт геологии, геофи минерального сырья(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИАГНИТНОГО ПОТОКА(57) Изобретение может быть исвано в геоэлектроразведке. Целретения - повы(яение точности и ния магнитного потока. Устроиство содержит генератор 1 высокой частоты,модулятор 2, чсилитель 3 высокой частоты, амплитудный детектор 4, сннхроные детекторы 5 и,11, интегратор 6,блоки 9 и 10 опорного сигнала, узкополосный Аильтр 12 низких частот икриостат 15 с размещенными в немсверхпроводяпв(м квантовым интересеренционным датчиком 7 с одним переходом Джозейсона и резонансным контуром 8, Для достижения поставленной цли введены детектор 13 шума, блок 14регулирования и образованы новыефункциональные связи. 3 ил, 1387676Изобретение относится к устройствам для магнитных измерений и можетбыть использовано в геоэлектрораэведке,Целью изобретения является поньшение точности измерения магнитногопотока,На Фиг. 1 приведена структурнаяэлектрическая схема предлагаемогоустройства; на Фиг. 2 - схема блокарегулирования; на фиг. 3 - диаграммы,иллюстрирующие работу устройства,где а - ВЛХ устройства (зависимостьамплитуды напряжения О на резонансном контуре от уровня токагенера-,тора высокой частоты); б - соответствующая кривой а шумоная характеристика устройства (зависимость эффективного напряжения шумов О на выхо Оде детектора шума от уровня тока х),в - форма огибающей токано времени при четырех различных уровняхэтого тока, г - кривые, показывающиесоответствующие этим амплитудам изменения эффективного напряжения шумов Ош, д - зависимость выходногосигнала Оутра узкополосного Фильтранизких частот (ФНЧ) от уровня токаа3 о 0Устройство для измерения магнитного потока (см. Фиг. 1) содержитпоследовательно соединенные генератор высокой частоты 1, модулятор 2,усилитель высокой частоты 3, амплитудный детектор 4, первый синхрон-.ный детектор 5 и интегратор 6, выход которого соединен с выходом модулятора 2, сверхпроводящий квантовыйинтерференционный датчик 7 с однимпереходом Джоэефсона, индуктинно связанный с резонансным контуром 8, подключенным к выходу модулятора 2, первый блок 9 опорного сигнала, первыйвыход которого соединен с выходом модулятора 2, а второй выход - с вторымвходом первого синхронного детектора5, а также последовательно соединенные второй блок 1 О опорного сигнала,второй синхронный детектор 11 и узкополосный ФНЧ 12, причем второй выходвторого блока 1 О опорного сигнала соединен с первым входом модулятора 2,второй вход синхронного детектора 11через детектор 13 шума связан с выходом интегратора 6, а выход уэкополос- э 5ного ФНЧ 12 через блок 14 регулирования подключен к второму входу модулятора 2, Сверхпроводящий квантовый интерференционный датчик 7 с одним переходом Джоэефсона и резонансный контур 8 помещены в криостат 15 с жидким гелием .Блок регулирования 14 (см, фиг. 2) состоит иэ формирователя 16 импчльсон "окончания регулировки тока",триггера 17, антогенератора 18, счетчика-дешифратора 19 и цифроаналогового преобразователя 20.Устройство работает следующим образом.Перед началом измерений включают электропитание всех узлов. С выхода блока 14 регулирования поступает на модулятор 2 медленно нарастающий сигнал Онр . Под воздействием сигнала Ор и выходного напряжения Ом второ-.го блока 10 опорного сигнала на соответствующие входы модулятора 2 начинается увеличение модулированного по амплитуде тока . (см. Фиг. 3,н), При этом форма сигнала модуляции Ом может быть гармонической либо логической (меандр), а глубина модуляции выбирается такой, чтобы размах огибающей токасоставлял 15207 абсолютной длины первого пологого учаетка ВАХ (см. Фиг. З,а и н).Иодуляция тока х приводит к появлению н эффективном напряжения шумов Оо на выходе детектора 13 шума переменной состанляющей Ош с.формой и частотой сигнала О. Если несущая тока 4- соответствует восходящим участкам шумовой характеристики (см.фиг.3,б), то сигналы Ош и Ом синфаэны, при соответствии несущей тока хг ниспадающим участкам шумовой характерис 1,/тики сигналы Оы и Ом противофазны.Сигнал Ош поступает на вход второго синхронного детектора 11, управляемого напряжением 01 первого выходавторого блока 10 опорного сигнала.В результате обработки напряжения ОМсинхронным детектором 11 и узкополосным ФНЧ 12 на выходе последнегопоявляется сигнал Осрами, управляющийблоком 14 регулирования и являющийся квадратуройО,рщ, = -Т- ЦЦ с 1 = Т ОыОЮ (1)1где Т - период сигнала ЦУчитывая приведенные выше соображения о Форме сигнала, нетрудно показать, что при малом по сравнениюс первым пологим участком ВЛХ размахеогибающей тока 1 н при соотношениичастот сигналов первого и второго выходов второго блока опорного сигнала,равном нечетному целому числу, сиг-нал квадратуры представляет собойпроизводную от Юш по медленно меняющейся во времени несущей тока зПри этом абсолютная величина, нследовательно, точность в определении ЬрНц будут тем выше, чем большеколичество интенсивных гармоник сигнала 6 ю дадут свой вклад в общийсигнал квадратуры. Поскольку интенсивность гармоник напряжения Ом падает с увеличением их порядкового номера, необходимо учитывать низшиеиэ них начиная с первой. Из выражения .(1) непосредственно следует, чтодля этого частоты сигналов Ц и Быдолжны быть одинаковыми. Как видно иэ Аиг, З,г знак напряжения Орц однозначно связан со знаком углового коэААициента характарйстики (см. Фиг. З,б), и в точке минимума шумов устройства он меняется с отрицательного на положительный.При первой такой инверсии знака напряжения Орнц в блоке 14 регулирования вырабатывает импульс "окончание регулирования" и напряжение 05 р иа выходе блока 14 регулирования фиксируется. В результате процесс регу 35 лировки тока г прекращается, При этом величина токасоответствует оптимальному рабочему режиму устройства. Формула изобретения устройство для измерения магнитного потока, содержащее последовательно соединенные генератор высокой частоты, модулятор, усилитель высокой частоты, амплитудный детектор, первый синхронный детектор и интегратор )выход которого соединен с выходом модулятора, сверхпроводящий кван- тоний интерФеренционный датчик с одним переходом ЛжозеФсона, индуктивно связанный с резонансным контуром, подключенным к выходу моулятора, первый блок опорного сигнала, первый выход которого соединен с выходом модулятора, а второй выход подключен к второму входу первого синхронного детектора, а также последовательно соединенные второй блок опорного сигнала, второй синхронныйдетектор и узкополосный Аильтр низких частот, причем второй выход второго блока опорного сигнала соединен с первым входом модулятора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены детектор шума и блок регулирования, причем вход детектора шума соединен с выходом интегратора, а выход - с вторым входом второго синхронного детектора, выход блока регулирования подключен к второму входу модулятора, а вход - к выходу узкополосного Фильтра низких частот, при этом частоты сигналов с первого и второго выходоввторого блока опорного сигнала равны между собой..4 О. Производственно-полиграфическое предприятие, г. Унгород, ул. Проектная, 4 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и13035,. Москва, Ж, Рауас Подписноеомитета СССРоткрытийая наб., д.