Протонный магнитометр

(11) 741230 Союз Советских Социалистических Республик. Государственныи комитеСССР ио делам изобретен и открытий/54/ ПРОТОННЫЙ МАГНИТОМЕТР С АВТОМАТИЧЕСКОЙНАСТРОЙКОЙ Предлагаемк области ма ние надежност тавленная цел изобретение осится гнитометрической т к протонным магни метрам. ры, состност рот и магии овательно со тель, подключ го последоват ат р захватаоты и элем ча иненные умн льный блок, ой вход элеопорного г рите втор торои нта И ход которого и одключены к вьг н х ератора, ключи настые своими выходами к рои подключе вторым входам усилителя и умножителя,а входом - к выходу реверсивного счетчика, преобразователь напряжение-код,вход которого подключен к второму выходу усилителя, а выходы - к входамблока сравнения кодов, выходы которогосвязаны с первыми входами реверсивногосчетчика, в него введен элемент ИЛИ,входы которого подключены к выходамизмерительного блока и элемента И, а.выход - к второму входу реверсивногосчетчика, а блок сравнения кодов выавиреь 20 знестны протонные магнитом держащие датчик, коммутатор, усилитель системы фазовой автоподстройки частоты /ФАПЧ/, частотомер, элемент совпадения, блок управления, счетчик, цифро-аналоговый преобразователь и амплитудный дискриминатор /1/.Их недостатком является недостаточая надежность.Известен автоматический протонный магнитометр, содержащий датчик, приемник сигнала ошибки, усилитель постоянного тока, умножитель частоты /упр тель частоты/, измерительную схему /регистрирующее устройство/, опорный генератор /генератор импульсов/, версивный счетчик, преобразонател код-напряжение и схему сравнения /биполярный дискриминатор уровней/ /2 / 1Недостатком этого магнитометра ттвляется недостаточное быстродействие.Целью изобретения является повыше(53) УДК 621, 31 7. 44/088. 8/ быстродействия, Посостигается тем, что в ометр, содержащий посдиненные датчик и усинные к выходу последльно соединенные индизовой автоподстройки т И и последовательно житель частоты и изме 741210полнен в виде двух вычитающих счетчиков, второго элемента И, подключенногок их первым входам и двух триггеровуправления, один из которых включенмежду первым вычитающим счетчиком ивторым элементом И, второй триггер управления входами подключен к выходувторого вычитающего счетчика, а выходами - к выходам блока сравнения кодов,второй вход второго элемента И связанс выходом генератора опорного напряжения, а вторые входы упомянутых счетчиков - со входами блока сравнения кодов.На чертеже Представлена функциональная схема предлагаемого протонного ма-гнитометра с автоматической настройкой.Выход датчика 1 через последовательно соединеннЫе усилитель 2 и умножитель частоть 1 3 подключен к входу измерительного бока 4. Выход усилителя 2,кроме того, Подключен к входу преобразователя напряжение-код 5 и к входуиндикатора захвата фазовой автоподст- ,"дбройки 6, второй вход которого подключен к выходу уьножителя 3, а вЫход кодному из входов элемента И 7, Второйвход элемента И 7 и второй вход измерительного блока 4 подключен к выходу 30,опорного генератора 8, а выход элемента И 7 подключен к одному из выходовэлемента ИЛИ 9, второй вход которогоподключен к выходу измерительногоблока 4. Выход элемента ИЛИ 9 подклю,чен к счетному входу реверсивногосчетчика 1 О, выходы разрядов которогоподключены к выходам клЮчей настройки1, Выходы ключей 1 подключены к управляющим входам усилителя 2 и умножи О,теля 3,Выходы преобразователя напряжение-код подключены к входам схемы сравнения кодов 12, а именно, к установочным:входам двух вычитающих счетчиков 13 и 45:.14. Кроме указанных вычитаюших счетчиков, в состав схемы сравнения входят, также управляющий триггер 15,элемент И16 и управляющий триггер 17. Выход первого вычитающего счетчика 13 подключен 50к входу первого управляющего триггера15, выход которого подключен к одномуиз входов элемента И 16, вторым входомподключенного к выходу опорного генератора 8, а выходом - к счетным входам ббсчетчиков 13 и 14.Устройство работает следующим образом.В первый момент времени после включения магнитометра контуры усилителя 2 6 О и у;множителя 3 расстроеньь так как состояние реверсивногосчетчика 10 и, соответственно, ключей настройки 11 произвольно. При этом на выходе индикатора захвата фазовой автоподстройки 6 - разрешающий потенциал, Элемент И 7 открыт и пропускает частоту от опорного генератора 8 через элемент ИЛИ 9 на счетный вход реверсивного счетчика 1 О, который, переключаясь, осуществляет перебор кодов настройки, Как только код настройки окажется соответствующим необходимому поддиапазону /на поддиапазоны разбит весь диапазон измеряемого магнитного поля/, срабатывает индикатор захвата 6 и закрывает элемент И . Реверсивный счетчик 10 прекращает свою работу и его выходы соответствуют коду настройки, при котором осуществлен захват фазовой автоподстройки.Одновременно напряжение уровня сигнала ядерной процессии с выхода усилителя 2 постуПает на вход преобразователя напРяжение-Код 5, в котором преобРазуетсй в цифровой код.Цифровой код уровня сигнала ядерной процессии записывается в качестве исходных состояний в вычитающие счетчики 13 и 14, причем в счетчик 13 записывается цифровой код уровня сигнала за предыдущий ци,л работы магнитометра ( Т ) , а в счетчик 14л,код уровня сигнала рассматриваемого цикла (Ч ) . По команде срабатывает триггер управления 15 и открывает элемент И 16. Импульсы от опорного генератора 8 через открытый элемент И 9 поступает на счетные входы счетчиков 13 и 14. Импульс переполнения счетчика 13 перебрасывает триггер 15 и закрывает элемент И 16. При этом, в зависимости от соотношения кодов, на выходе счетчика 14 либо появится импульс переполнения /при условии/ я 4 1 д 4 , либо импульса переполнения не будет /при условии/ Ч+Чп. В случае отсутствия импульса переполнения на выходе счетчика 14 триггер 17 останется в исходном в ннулевом состоянии, а в случае наличия импульса переполнения триггер 17 перебросится в "единичное" состояние. ю 11Нулевое плечо триггеров 17 управляет входом "прямой счет", а "единичное" плечо - входом "обратный счет" реверсивного счетчика 10. На счетный вход счетчика 10 через элемент ИЛИ 9 поступает одиночный импульс, вырабатываемый измерительным блоком 4 в каждомцикле работы магнитометра. Состояниетрйггеров реверсивного счетчика 10является кодом настройки, который управляет переключением ключей настройки 11.5Устройство, в котором автоматическая настройка осуществляется по экстремальному значению уровня сигналаядерной процессии независимо от модуля вектора магнитной индукции /прак Отически в любой точке Земли/, обладает большей надежностью в части настройкипо поддиапазонам, в сравнении сизвестными магнитометрами того же типа,Кроме того, схема автоматическогопротонного магнитометра полностью реализуется на элементах цифровой техникии поэтому не содержит настраиваемыхэлементов, что экономически выгодно вусловиях серийного изготовления, а так- оже в эксплуатации, так как реализацияаппаратуры на элементах цифровой техники принципиально повышает ее надежность.В протонных магнитометрах, выпускаемых промышленностью, диапазон измеряемого магнитного поля обычно разбит наподдиапазоны и число этих поддиапазонов для различных типов магнитометровсоставляет несколько десятков, а в некоторых особых случаях - несколько со- зОтен.Время выхода на режим измерения втаких магнитометрах зависит как отчисла поддиапазонов, так и от длительностей циклов работы магнитометра, и в ябобщем случае, например, для морскихмагнитометров может составлять 1 час.Ускоренный перебор кодов настройки,в предлагаемом магнитометре позволяетувеличить быстродействие и исключить 4 Опотерю информации при любых циклах ра,боты магнитометра,Кроме того, предлагаемый автоматический магнитометр позволяет исключитьпостоянное обслуживание аппаратурыоператором. Ф о рм у л а и з о б р е т е н и яПротонный магнитометр, содержащий последовательно соединенные датчик и усилитель, подключенные,к выходу последнего, последовательно соединенные индикатор, захвата фазовой автоподстройки частоты и элемент И и последовательно соединенные умножитепь частоты и измерительный блок, второй вход которого и второй вход элемента И подключены к выходу опорного генератора, ключи настройки, подключенные своими выходами к вторым входам усилителя и умножителя, а входом - к выходу реверсивного счетчика, преобразователь напряжение-код, вход которого подкл.очен к второму выходу усилителя, а вы оды - к входам блока сравнения кодов, выходы которого связаны с первыми входами реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности и быстродействия магнитометра, в него введен элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам измерительного блока и элемента И, а выход - к второму входу реверсивного счетчика, а блок сравнения. кодов выполнен в виде двух вычитающих счетчиков, второго элемента И, подключенного к их первым входам и двух триггеров управления, один из которых включен между первым вычи в ,. тающим счетчиком и вторым элементом И, второй триггер управления взводами подключен к выходу второго вычитающего счетчика, а выходами - к выходам блока сравнения кодов второй вход второго элемента И связан с выходом генератора опорного напряжения, а вторые входы упомянутых счетчиков - с входами блока сравнения кодов.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.1, Авторское свидетельство СССР Р 542154, С 01 Р 33/08, 1975.2. Авторское свидетельство СССР58053 б, С О 1 Р 3/15, 1975.