Ядерно-прецессионный магнитометр

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советски 1 Социалистическит Республик Зависимое от авт, свидетельства Лсо -Заявлено 23,111,1970 ( 1415477/26-25) М. Кл, 6 01 ч 3/ с присоединением заяв 1 риорятетОпубликовано 11,Ч.1972. Бюллетень13 Дата опубликования описания 19.Ч 11.1972 Комитет по дела зо етении и отнрыти Совете МинистровСССР 550.834 (088.8 Авторыизобретен С. Вандер, Ю. Д. Долинский, Д. Ш и К. К. Поляков ск Заявите Особое конструкторское бюро Министерства геологии СССР ЯДЕРНО-ПРЕЦЕССИОННЫЙ МАГН ИТОМЕТ Йзобретение относится к области геофизйческих мапнитных исследований, а именно, к приборам для измерения напряженности магнитного поля.Известен ядерно-,прецессионный магнитометр с электронными счетчиками, работаю. щий про принципу счета числа периодов ядер. ной прецессии за фиксированный интервал времени. Основными узлами такого магнитометра являются: магниточувствительный датчик 1 МЧД), умножитель частоты ядерной прецессии, генератор эталонной частоты, формирователь времени счета, схема совпадений и счетчик напрякенности магнитного поля, Счетчик соединен со схемой совпадений, которая одним входом через умнокитель частоты подключена к МЧД, а другим входом через формирователь времени счета - к тенератору эталонной частоты, Формирователь времени счета, подсчитывая определенное число, периодов эталонной частоты, формирует постоянный временной интервал, в течение которого умноженная частота ядерной процессии проходит через схему совпадыий на счетчик, Число, зафиксированное на этом счетчике по окончании временного интервала, является цифровым кодом напряженности магнитного поля.Недостатком такого магнитометра является наличие в нем широкополосного умножителя частоты, снижающего его надежность и имеющего большие габариты и высокую стоимость, поскольку индуктивности фильтров умножителя сложны в изготовлении, а умножи тель в целом требует тщательной настройки,Целыю изобретения является создание,простого и надежного ядерно-,прецессионного мат.нитометра с измерительным блоком,;подО постыл реализуемым на элементах цифровойтехники, которые серийно вьдпускаются промышленностью в микроминиатюрном исполнении.Цель достигается благодаря тому, что схема совотадений соединена с установочными входами счетчика младших разрядов; вход счетчика младших разрядов через вторую схему совпадений соединен с формирователем времени счета и со счетчиком с переменным О коэффициентом пересчета, подключенным кгенератору эталонной частоты и к старшихт разрядам счетчика периодов эталонной частоты. Последний через третью,схему совпадений соединен с генератором 5 эталонной частоты, а второй вход третьей,схемы совпадений через счетчик периодов ядерной прецессии соединен с магниточувствительным датчиком. Для повышения точности счетчик с переменным коэффициен том пересчета дополнительно подключен кпериодов эта 65 младшим разрядам счетчикалонной частоты.Сущность изобретения заключается в следующем. Счетчик напряженности магнитного поля разбивается на две части; в одну входят старшие разряды, в другую - младшие, Состояние старших и младших разрядов определяется раздельно. Счетчик, образующий старшие разряды, подсчитывает число полных периодов ядерной прецессии (без умножения частоты ядерной .прецессии) за фиксированный интервал времени. Последний период ядерной прецессии остается незаконченным и используется для определения состояния младших разрядов следующим образом;,подсчитывается число периодов эталонной частоты за несколько периодов ядерной прецессии; полученное число делится на постоянную величину, определяемую требуемой точностью измерения напряженности магнитного поля и количеством .периодов ядерной прецессии, в течение которых подсчитывается число периодов эталонной частоты. Целая часть полученного частного определяет число;периодон эталонной частоты, которое характеризует вспомогательный временной интервал. Количество таких вспомогательных интервалов, подсчитанное за незавершенную часть последнего периода ядерной прецессии, и определяет состояние младших разрядов счетчика напряженности магнитного, поля. Если же полученная при этом точечность оказывается недостаточной, то дробные разряды частного используются для изменения длительности отдельных вспомогательных временных интервалав на один период эталонной частоты,Благодаря этому исключают из магнитометра умножнтель частоты ядерной прецессии, содеркащий частотно-зависимые элементы, и тем самым повышаот надежность магнитометра,Функциональная схема предлагаемого ма;- нитометра приведена на чертеже,Магнпточувствительный,датчик 1 через схему совпадений 2 соединен со,счетчиком 8 и с установочными входами счетчика младших разрядов 4. Счетчики 8 и 4 образуют выходной регистр 5, Генератор эталонной частоты 6 соединен с формирователем 7 времени счета, второй вход которого подключен к датчику 1, Выход формирователя 7 соединен со схемой совпадений 2 и со второй схемой совпадений 8, выход которой подключен ко входу счетчика младших разрядов 4, Второй вход схемы совпадений 8 через счетчик 9 с переменным коэффициентом пересчета соединен с генератором эталонной частоты б. Управляющие входы счетчика 9 подключены к старшим разрядам счетчика 10 периодов эталонной частоты, Вход счетчика 10 через третью схему совпадений 11 соединен с генератором эталонной частоты б. Второй вход схемы совпадений 11 через счетчик 12 периодов ядерной прецессии соединен с датчиком 1.Работает устройство следующим образом. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Формирователь 7 времени счета подсчитывает определенное число периодов эталонной частоты, поступающее,на его вход с выхода генератора эталонной частоты б, формирует временной интервал заданной длительности. На управляющий ьход формирователя 7 поступает сигнал с выхода датчика 1, Этим достигается синхронизация начала заданного временного интервала (с точностью до периода эталонной частоты) с началом периода ядерной прецессии.С выхода формирователя 7 на один из входов схемы совпадений 2 поступает разрешающий сигнал, и сигнал с выхода датчика 1 через эту же схему совпадений в течение заданного временного интервала поступает на вход счетчика 3. По окончании заданного временного интервала на счетчике 3 оказывается зафиксированным код, численно равный старшим разрядам напрякенности магнитного поля.Одновремспно с определением старших разрядов напрякенности магнитного поля производится подсчет количества периодов эталонной частоты за определенное число периодов ядерной процессии. Для этого сигнал с выхода датчика 1 наступает на вход счетчика 12 периодов ядерной прецессии, с выхода которого на один из входов схемы совпадений 11 в течение заданного числа периодов ядерной прецессии поступает разрешающий сигнал, и импульсы с генератора 6 проходят через схему совпадений 11 па вход счетчика 10 периодов эталонной частоты.Результат, полученный на счетчике 10, де.литсч на число, зависящее от требуемой точности и от коэффициента пере-чета счетчика 12, равного количеству периодов ядерной пре.цессии, в течение которых считаются периоды эталонной частоты. Этот делитель выбирается равным целой положительной степени основания системы счисления, в которой работаст устройство, и тогда операция деления эквивалентна разделению счетчика 10 на страшие и младшие разряды, причем старшие разряды образуют целую часть, а младшие разряды - дробную. Делитель является постоянным числом, и разделение счетчика 10 всегда одинаково. Старшие разряды счетчика 1 О управляют счетчиком 9 с переменным коэффициентом пересчета таким образом, что его коэффициент пересчета оказывается равным целой части полученного частного или на единицу больше этого числа, В первом случае получают приближенное значение частного по недостатку, во втором - по избытку.Счетчик 9 с переменным коэффициентом пересчета может быть реализован, например, на основе счетчика и узла его установки в начальное состояние, Вход этого счетчика соединяется с генератором эталонной частоты б, а установочные входы через узел начальной установки - со старшими разрядами счетчика 10 периодов эталонной частоты. В течениевременного интервала, задаваемого формирователем 7, выходные импульсы счетчика 9 через схему совпадений 8 поступают на вход счетчика 4. Так .как каждым выходным ихгпульсом датчика 1 счетчик 4 устанавливается в исходное, состояние, то по окончании заданного временного интервала на счетчике 4 окажется записанным число, равное количеству периодов выходных импульсов счетчика 9 за временной интервал от конца последнего полного периода ядерной прецессии до конца заданного временного интервала. Это чвсло оп. ределяет младшие разряды кода папряжснности магнитного, поля. Таким образом, на выходном регистре б по окоггчании заданного временного интервала оказывается зафигксированным число, равное напряженности измеряемого магнитного поля.Если при заданной частоте генератора эталонной частоты б точность описанного устройства окажется недостаточной, то для повышения ее следует учесть дробную часть частного, зафиксированного на счетчике 10, т, е, учесть состояние младших разрядов счетчика 10.В этом случае счетчик с переменным коэффициентом пересчета дополнительно подключается к младшим разрядам счетчика 10 периодов эталонной частоты, причем счетчик с переменным коэффициентом пересчета реализуют, например, на основе счетчика, узла его установки в начальное состояние, схемы блокировки или добавления импульса, дешифратора и счетчика тактов. Дробная часть учигывается за счет того, что счетчик 9 меняет коэффициент пересчета в течение одного периода ядерной прецессии в зависимости от состояния младших разрядов счетчика 10. Для этого вход счетчика 9 подключается к генератору эталонной частоты б через схему блокировки или добавления импульса, Одна группа входов этой схемы соединяется с млад,- шими разрядами счетчика, периодов эталонной частоты 10, а другая группа входов через дешифратор и,счетчик тактов - с выходом счетчика 9.Состояние счетчиков 3 и 4 определяется аналогично описанному, Но в зависимости от состояния младших разрядов счетчика 10 в определенные, промежутки между двумя выходными импульсами счетчика 9, задаваемые дешифратором, блокируется один импульс из числа поступающих на вход счетчика, в результате промежуток времени между дву.мя30 35 40 45 5 О 1. Ядерно-препессионный магнитометр с цифровой регистрацией, содержащий магни. точувствительный датчик, схемы совпадений, генератор эталонной частоты, формирователь времени счета и счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, схема совпадений соединена с установочными входами счетчика младгпих раз рядов, вход счетчика младших разрядов че. рез вторую схему совпадений соединен с формирователем времени счета и со счетчиком с переменным коэффициентом пересчета, подключенным к генератору эталонной частоты и к старшим разрядам счетчика периодов эталонной частоты, который через третью схему совпадений соединен с генератором эталонной частоты, а второй вход третьей схемы совпадений через счетчик периодов ядерной прецессии соединен с магниточувствительным датчиком.2. Магнитометр по п. 1, от,гичающийся тем, что счетчик с,переменным коэффициентом пересчета дополнительно подключен к младшим разрядам счетчика периодов эталонной частоты.. 5 1 О 15 го 25 выходными импульсами счетчика увеличива ется на один период эталонной частоты (при работе по недостатку) или в последовательность входных импульсов счетчика добавляется один импульс, и промежуток времени между двумя выходными импульсами счетчика сокращается на один период эталонной частоты (при работе,по избытку).Если устройство использует двоичную систему счисления, то алгоритм работы схемы добавления илп вычитания импульса может быть, например, следующим: если, старший из группы младших разрядов счетчика 10 находится в единичном состоянии, то изменяется длительность каждого второго интервала между выходными импульсами счетчика 9; если следующий за старшим разряд из группы младших разрядов счетчика 10 находится в единичном состоянии, то изменяется длительность каждого четвертого интервала и т. д. Выделение нужных интервалов производится с помощью дешифратора и счетчика тактов. Изменение длительности интервала происходит при совпадении номера интервала и единицы в соответствующем младшем раз. ряде счетчика 10,П редмет изоб р етени я335649 с 1 Составитель Е. Вишйякововская Техред 3. Тараненко Корректор Л, Орлова едакто Типография, пр. Сапунова,аказ 2188/1 Изд.958 Тираж 448 ПодписноНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССМосква, Ж, Раушская нгб д, 4/5