Квантовый магнитометр-градиентометр

(23) Приоритет С 01 й 33/08 зивударстееиивй комитет СССР ию деном изобретений и открытий.44088.8) Дата опубликования описания 30 .04 .82(54) КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР-ГРАДИЕНТОМЕТР Изобретение относится к магнитым измерениям квантовыми магнитометами и может быть использовано в еофизической и лабораторной практике для измерения и исследования слабых магнитных полей и их градиентов.Известны квантовые магнитометрыградиентометры в виде двух самогенерирующих магнитометров с оптической накачкой атомов, расположенных на некотором базовом расстоянии друг от друга, и устройства, выделяющего сигнал, пропорциональный разности индукций магнитного поля (МП) в точках расположения магнитометров Г 11.Недостатком известного квантового магнитометра-градиентометра является низкая точность измерения градиента МП из-за неидентичности магниточувствительных преобразователей (кана-. лов) магнитометра-градиентометра.Наиболее близкий к предлагаемому квантовый магнитометр-градиентометр с цифровым выходом содержит два квантовых магниточувствительных преобразователя с оптической накачкой, подключенных к соответствующим пре" образователями частота-код, программно-пусковую схему и вычитающее устройство, входы которого соединены с выходами преобразователей частота-код, а выход подключен к цифровому регист" ратору. Одновременно выходы преобразователей частота-код соединены с соответствующими входами цифрового регистратора, а выходы программно-пус" ковой схемы подключены к соответствующим входам преобразователей частотакод, вычитающего устройства и цифрового регистратора 21.Недостатком известного квантового магнитометра-градиентометра является низкая точность измерения градиента магнитного поля за счет неидентичности характеристик двух магниточувствительных преобразователей (каналов) магнитометра-градиентометра,которым присущ ряд сдвигов резонансной92464частоты, т,е. погрешностей измерения индукции магнитного поля, Это, в первую очередь, световые и фазовые сдвиги. Различие сдвигов в каналах магнитометра-градиентометра приводит к временным дрейфам показаний прибора и к погрешностям в виде постоянной величины, изменяющейся к тому же от включения к включению. Некоторое уменьшение этих погрешностей обычно 10 достигается тщательной подгонкой Фазочастотных характеристик двух каналов, подбором их элементов,регулировкой режима накачки и др., что практически является исключительно 15 трудоемкой и сугубо индивидуальной операцией, приводящей лишь к частич-.ному устранению погрешностей измерения градиента магнитного поля.20Цель изобретения - повышение точности измерений градиента магнитногополя.Для достижения поставленной целиквантовый магнитометр-градиентометр,содержащий два квантовых магниточувствительных преобразователя,подключенных к двум преобразователямчастота-код, вторые входы которыхсоединены с первыми выходами программно-пускового блока, связанногос вычислительным блоком, а первыевыходы упомянутых преобразователейчастота-код подключены к двум входамцифрового регистратора, третий входкоторого связан с выходом вычислительного блока, снабжен двумя счетчиками-сумматорами, селектором знака разности, двумя счетчиками кодакомпенсации, переключателем и авто-,40номным формирователем сброса, причемпервь 1 е входы счетчиков-сумматоровсоединены с выходами преобразователей частота-код, вторые входы счетчиков-сумматоров подключены к выходам счетчиков кода компенсации, а45выходы счетчиков-сумматоров соединены с соответствующими входами вычитающего блока, выход которого черезпереключатель и селектор знака разности подключен к первым входамсчетчиков кода компенсации, при этом,третьи входы счетчиков-сумматоровподключены к выходу программно-пускового блока, вторые входы счетчиковкода компенсации - к автономному фор" 55мирователю сброса.На чертеже изображена структурнаясхема устройства,3 фКвантовый магнитометр-градиентометр состоит из двух квантовых магниточувствительных преобразователей 1 и 2, подключенных к двум преобразователям 3 и 4 частота-код, вычитающего блока 5, программно-пускового блока б, цифрового регистратора Удвух счетчиков-сумматоров 8 и 9,се. лектора 10 знака разности, двух счетчиков 11 и 12 кода компенсации, переключателя 13 и автономного Формирователя .14 сброса, причем первые входы счетчиков-сумматоров 8 и 9 соединены с выходами преобразователей 3 и 4 частота-код, вторые входы счетчиков-сумматоров 8 и 9 подключены к выходам счетчиков 11 и 12 кода компенсации, а выходы счетчиков- сумматоров 8 и 9 соединены с соответствующими входами вычитающего блока 5, выход которого через переключатель 13 и селектор 10 знака разности подключен к входам счетчиков 11 и 12 кода компенсации, при этом третьи входы счетчиков-суммато ров 8 и 9 подключены к программно- пусковому блоку 6, а вторые входы счетчиков 11 и 12 кода компенсации - к автономному Формирователю 14 сброса,Квантовый магнитометр-градиентометр работает следующим образом,После включения питания и начального прогрева прибора производится сброс содержимого счетчиков 11 и 12 кода компенсации от автономного Формирователя 14 сброса, который может быть выполнен на основе обычной кнопки либо на основе одного из полюсов переключателя 13. После этого программно-пусковой блок 6 переводится в режим ручного пуска, а оба магниточувствительных преобразователя 1 и 2 помещаются в беэградиентное поле (поле с градиентом ниже порога чувствительности), которое может быть выбрано на полигоне или создано специальной мерой, а в некоторых случаях - получено простым сближением магниточувствительных преобразователей на расстояния 0,1- 0,2 м либо поочередным помещением магниточувствительных преобразователей в одну и ту же точку пространства. Затем переключателем 3 включается режим компенсации и осуществляется ручной запуск прибора через программно-пусковой блок 6. При924643 оставитель Г. Змиевская ехред Д, дч . К ор М. Кос Тираж 719ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и 35 Москва, Ж"35, Раушска Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,4 Редактор В. Пет юЗаказ 2811/64 Подписноеомитета СССРоткрытийя наб д. 4/5