Способ настройки квантового самогенерирующего магнитометра

.Аверкиев р 1 ез ог аяпеоше Орегаег. Арр,61 ельство Ч 3/14,Изобретение магнитных изме способам настр нерйрующих маг жет быть испольобластитности к тноситс ний, в ки квантовых самогетометров (КСМ), и моовано в магниторазедке. Целью иэобрет ение точности ня является повыстройки путем комющей ориентационвыэванной вращением одольной оси, аобчсловленной ос нием ментов кон на функзможных нальна риантов, способа; ествлени ние вект и сис ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИПРИ ГКНТ СССР ВТОРСИОМУ СВИДЕП:ЛЬСТ(56) В 1 оощ А. РгдпсГ.акоп ой гЬе чарог ш11 ес 1 Ори).сз, 1961,68.Авторское свидетУ 685017, кл, 6 01(54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ КВАНТОВОГО САМОГЕНЕРИРУЖЩЕГО МАГНИТОМЕТРА(57) Изобретение относится к областимагнитных измерений, в частности к пенсации составляной погрешности,КСМ вокруг его пртакже погрешноститочным намагничивструкции КСМ.На фиг.1 привесхема одного изустройства для осна фиг.,2 - иэобра способам настройки квантовых само- генерирующих магнитометров, 11 ель изобретения - снижение ориентациониых погрешностей и повышение абсолютной точности измерений. Квантовый само- генерирующий магнитометр вращают вокруг его продольной оси и с помощьюдвух поперечных взаимно ортогональных постоянных магнитных полей, компенсируют возникающие при этом приращения магнитной индукции. После этого отклоняют продольную ось от оптимального, положения относительно векторао магнитной индукции (под углом 45 ), с помощью продольного постоянного маг" нитного поля компенсируют приращения д магнитной индукции и завершают на.- стройку. 3 ил. системы координат; на фиг.3 - графики ориентационных зависимостей индукции до и после настройки.Устройство (фиг.1) содержит гене-,ратор 1 возбуждения, преобразователь2 индукции в частоту, состоящий изисточника 3 излучения, поляроида 4,ячейки поглощения 5, соосной с нейкатушки 6 обратной связи и фотоприемника 7, широкополосный усилитель 8преобразователь 9 частоты в код, ис- р,точник питания 10, регулируемые делители тока 11-13 и катушки 14 и 15 постоянного тока, оси которых взаимноортогональны н ориентированы в поперечном направлении к оси катушки 6обратной связи, совпадающей с продольной осью КСМ, 1596948Выход генератора 1 возбуждениясоединен с источником 3 излучения,вход широкополосного усилителя 8соединен с выходом фотоприемника 7,. аа выход соединен с катушкой 6 обрат ной связи и с входом преобразователя 9 частоты в код. Катушка б обратной связи и катушки 14 и 15 постоянного тока подключены к источнику 10питания 1 О через регулируемые делители тока 11-13.Источниками ориентационных и аб"солютной погрешности КСМ являютсясветовые сдвиги частоты, несоос-, ,15ность оптической оси КСМ (луча светанакдчки) и продольной оси КСМ (осикатушки обратной связи), а также собственное магнитное поле КСМ, обусловленное намагниченностью всей суммы2 Оэлементов его конструкции.Для компенсации погрешностей,обуслЬвленных световыми сдвигамитолстоты, требуется создание постоянно"го магнитного поля, направленногопо 25продольной оси КСМ, для компенсациипогрешностей, обусловленных несоосностью продольной и оптической осейКСМ, необходимо создание поперечногопродольной оси КСИ постоянного маг- Зонитного поля. Для компенсации погрешностей, обусловлейных остаточным намагничиванием, необходимо создание постоянного магнитного поля как в направлещи продольной оси КСМ, так ии поперечном продольной оси направлении.Поскольку направление вектора поперечного компенсирующего поля заранее 40неизвестно, для настройки КСМ испольэуют три катушки, питаемые постоянным током, Для создания продольногокомпенсирующего поля используют катушку 6 обратной связи (фиг,1),. а попе- ,45рчные постоянные поля создают с помощью катушек 14 и 15 постоянного тока, плоскости витков которых взаимноортогональны, а создаваемые ими постоянные магнитные поля ориентированы 5 Опоперек продольной оси КСИ. Такая система катушек позволяет создавать постоянное магнитное поле любого заданного направления, что обеспечивает компенСацию погрешностей КСИ при любомсочетании всех трех источников погрешностифКонкретный пример реализации спосо, ба поясняется примером настройки КСМ, функциональная схема которогоизображена на фиг.1,После включения и прогрева генератора 1 возбуждения и преобразователя 2 индукции в частоту на выходе,широкополосного усилителя 8 возникают устойчивые колебания с частотой,пропорциональной модулю вектора магнитной индукции ВМИ. Сигнал с выходаширокополосного усилителя 8 поступаетна вход преобразователя 9 частоты вкод и на его выходе формируется элек"трнческий сигнал в виде кода, значение которого градуировано в единицахмагнитной индукции (нТл),Для настройки КСМ, назначение ко"торой состоит в снижении ориентационных и абсолютной погрешностей, выполняют следующие операции. На настроечном стенде устанавливают преобразователь 2 индукции в частоту в положе-.ние, при котором его продольная ось,совпадающая с осью катушки 6 обрат-,ной связи, расположена в плоскостимагнитного меридиана под оптимальным углом о=45 ф к вектору магнитной индукции, а ось катушки 15 посто"янного тока ортогональна плоскостимагнитного меридиана. В этом положении угол поворота 4 0 (фиг.2). Позначению кода на выходе преобразователя 9 частоты в код определяют значение модуля ВМИ В ф, После этого по"очередно поворачивают преобразователь2 индукции в частоту из исходного положения вокруг продольной оси по часо"вой стрелке (если смотреть сверху,1на углы 8=90, 180 и 270 и при каждом значении углаопределяют соответствующие значения модулей ВМИфф и Вф . По измеренным эначениям определяют приращения магнитной индукции ДВ ( В +В ф ), .(Вфф-Вф) и рассчнтйвают значения силытока 1 и 1 у катушек постоянноготока 14 и 15 соответственно 1(-В +В ф )ьХ42 п1(В- Вфф)- С-иЗдесь пн пу " постоянные катушек 14 и 15 соответственно,Расчетные значения токов устанавливают с помощью регулируемых делителей тока 12 и 1 Э, создавая, тем самым, два взаимно ортогональных постоян 596948ных магнитных поля в поперечных продольной оси КСМ направлениях. Эти поля компенсируют приращения магнит ной индукции (-В +В) и (В "В ). 5о ту 9 о 17 е После этого вновь устанавливают преобразователь 2 индукции в частоту в исходное положение У=О), отклоняют преобразователь 2 в плоскости магнитного меридиана иэ оптимального положения (о( = 45 ) на угол Ж и определяют значение модуля ВМИ В , отклоняют преобразователь 2 из исходного положения на угол - йьи определяют значение модуля ВМИ В , По измеренным значениям рассчитывают силу тока 1 катушки 6 обратной связидо -.до 11 = (й-В ) ----(2)2 201 Г 2 и зпдсЗдесь п- постоянная катушки обратной связи. Расчетное значение постоянного тока устанавливают с помощью регулируемого делителя токаЮ 11, При этом создаваемое катушкой 6 обратной связи постоянное магнитное поле в направлении продольной оси снижает погрешность, обусловленную.световыми сдвигами частоты, компен- сируя разность 13 В =(В -В )1 М -ЮеЕсли после установки расчетных значений тока снижение погрешностей 35 недостаточно, вновь выполняют измерения приращений магнитной индукции, рассчитывают необходимые приращения токов и корректируют первоначальные значения токов методом последователь- ф ных приближений. Важно при этом строгое соблюдение последовательности олераций настройки. Сначала снижаютпогрешности при вращении вокругпродольной оси и только после завершения этих операций приступают.коперациям настройки при отклонении продольной оси от оптимального угла,На Фиг,З проиллюстрированы этапы снижения орнентационных погрешностей КСМ, зависимость 16 приращенияВМИ дВ с компенсацией только .по продольной оси, зависимость 17 - с дополнительной компенсацией по одной ортогональной оон. зависимость 18 - с дололнительной компенсацией по двум ор"тогональным осям.Осуществление дополнительной компенсации по двум ортогональным осямпозволяет обеспечить снижение зависимости показаний КСИ от угла о( навсех курсах (угол поворота К), что,в свою очередь, позволит выполнятьвысокоточные аэромагнитные исследования,Формула изобретения Способ настройки квантового само- генерирующего магнитометра (КСМ), вклю" чающий ориентацию продольной оси КСМ в исходное положение под заданным углом Ы к вектору магнитной индукции ВМИ, преимущественно лод углом 45 определение модуля ВМИ, отклонение продольной оси КСМ от исходного положения с одновременным измерением величины А Ф отклонения, определение модуля ВМИ и приращения модуля ВМИ ЛВ =Г(Ф, создание в направлении лродольной оси КСМ постоянного магнитного ноля, компенсирующего приращение с 3 В,модуля ВХИ, о т л и ч а ю щ и й с я тем что, с целью повышения точности настройки путем компенсации составляющей ориентационной погрешности,. вызванной вращением КСМ вокруг его продольной осн, а также погрешности, обусловленной остаточным намагничением зле. ментов конструкции КСМ, предварительно из исходного положении осуществляют полный разворот КСМ вокруг его.продольной оси дискретно с шагом М/2, ододновременно. в каждом положении КСИ измеряя угол поворота Р и определяя модуль ВМИ, находят приращения ЗВ= =Г ( Р модуля ВМИ для двух взаимно ортогональных награвлений в плоскости вращения, перпендикулярной продольной оси КСМ, создают в указанных направлениях дополнительные постоянные магнитные поля, компенсирующие приращения модуля ВМИ по каждому иэ направлений, затем ориентируют про" дольную ось КСМ в исходное положение, а компенсацию приращения модуля ВМИ за счет отклонения д продольной оси от исходного положения осуществляют при действий .дополнительно соз-данных магнитных полей.1596948 В иг оставитель Л.Тороповаехред Л.Кравчук Корректор М.Шаров Редактор Н.Кол т емям при ГКНТ СЧСРПроизводственно-издательский комбинат,"Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,Заказ Внйип 561, тираж 351 Государственного комитета 113035, Москва, Подписное о иэобретениям и откр 35, Раушская наб., д.