Устройство для измерения магнитного потока

в 938225 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет по делаю кзооретекик н открытий(53) УДК 621. 317, 42 (088. 8) Дата опубликования описания 25. 06,82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГОПОТОКА 1Устройство относится к магнитным измерениям и предназначено для георавведки с. использованием электромагнитных полей.Известен ряд устройств, предназначенных для измерения магнитного пото ка в электроразведке, содержащих сверхпроводяций контур с контактами Джозефсона, индуктивно связанный с резонансным контуром, генератор вы,1 О сокой частоты, модулятор, усилитель высокой частоты, синхронный детектор, блок опорного сигнала и интегратор 11.Однако эти устройства обладают низ; кой точностью измерения магнитного потока.Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащве сверх- проводящий контур с переходом Джозефсона, индуктивно связанный с резонансным, контуром, подключенным через модулятор к генератору высокой частоты 2и к усилителю высокой частоты, связанному через амплитудный детектор с входом синхронного детектора, другой вход которого соединен с первым выходом блока опорного сигнала, а выход синхронного детектора через интегратор подключен на резонансный контур.Второй выход блока опорного сигнала связан с резонансным контуром. Частоты сигналов на обоих выходах блока опорного сигнала равны между собой 21.Однако данное устройство также не обеспечивает необходимую в электро- разведке точность измерения.Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения магнитного потока, содержащем последовательно соединенные генератор высокой частоты, модулятор, усилитель высокой частоты, амплитудный детектор, синхронный детектор, и интегратор, выход которого соединен с выходом модулято 3 93822ра, а также сверхпроводящий контур,с переходом Джозефсона, индуктивносвязанный с резонансным контуром, подключенным к выходу модулятора, блокопорного напряжения, выход которогосоединен с втарым входом синхронногодетектора, второй выход блока опорного сигнала подключен к второму входумодулятора, а соотношение частот сигналов первого и второго выходов бло Ока опорного сигнала выбрано нечетным.На Фиг. 1 приведена структурнаяэлектрическая схема устройства; нафиг. 2 - зависимость амплитуды напря"жения на резонансом контуре Ор отамплитуды тока генератора 1 г, при отключении выхода интегратора от резонансного контура для случаев, когдамагнитный поток сквозь сверхпроводящий контур равен ц Фо,2 Оии п - "), Ф п - "),где Ф2,0 .10 Вб - квант магнит"Юного потока,25и - целое число; на фиг, 3 - временная диаграмма промодулированнойамплитуды тока 1 г , протекающего через резонансный контур; на фиг, 4 и 5 временные диаграммы амплитуды напряЗОжения Ор на резонансном контуре и напряжения О на выходе амплитудногодетектора. при отключении выхода интегратора от резонансного контура;на фи,г. 6 " зависимость напряжения Она выходе интегратора от внешнегомагнитного. потока лфан при замкнутой цепи обратной связи.Устройство для измерения магнитного потока, приведенное на фиг. 1, со 40держит сверхпроводящии контур 1 спереходом Джозефсона 2, индуктивносвязанный с резонансным контуром 3,подключенным через модулятор 4 к генератору 5 высокой частоты и усилите лю 6 высокой частоты, связанному через амплитудный детектор 7 с входомсинхронного детектора 8,другой входкоторого соединен с первым выходомблока 9 опорного сигнала, а выходсинхронного детектора 8 .через интег- оратор 10 подключен на резонансныйконтур 3. Второй выход блока 9 опорного сигнала, частота которого в не"четное число раз ниже частоты первого выхода, подключен к низкочастотному входу модулятора 4.Устройство работает следующим образом. 5 4Зависимость амплитуды высокочастотного напряжения Ор на резонансномконтуре 3 от амплитуды тока 1 г , протекающего через него, представляетсобой чередующуюся последовательностькрутых и пологих участков, причемкрутизна 6 х наклонов отличается болеечем в двадцать раз. В зависимости отвеличины магнитного потока ФВн, пронизывающего сверхпроводящий контур 1,положение пологих участков относительно осей Ор и 1 г может меняться(фиг. 2 ).При включении питания величинаамплитуды тока 1 г,устанавливается равной 1 г, что соответствует серединепервого пологого участка для значениявнешнего магнитного потока Фвн =1= Ф (и+ - ), а напряжение О ь 1 пцх,Опоступающее с второго выхода блока 9опорного сигнала на низкочастотныйвход модулятора 4, модулирует ток 1 гтаким образом, чтобы огибающая последнего составляла половину пологогоучастка (Фиг. 3). Напряжение О,возникающее на резонансном контуре 3при протекании этого тока, усиливается усилителем 6 высокой частоты ипоступает на амплитудный детектор 7,С его выхода напряжение О , представляющее собой продетектированное напряжение Ор, подается на синхронныйдетектор 8, где перемножается с напряжением О-в 1 п 3 ий, идущим с первого выхода блока 9 опорного сигнала.При Ф н=фв+ в " ) напряжене Орсовпадает по Форме с модулирующим током (Фиг. 5,а) а при изменении внешнего магнитного потока в его спектревозникает напряжение третьей гармони.ки частоты и (Фиг. 5,б и фиг, 5,в),что приводит к появлению на выходесинхронного детектора 8 постоянногонапряжения О.Величина и знак этого напряженияоднозначно связаны с изменением внешнего магнитного потока Ь ФВ,пронизывающего сверхпроводящий контур 1,Пройдя через интегратор 10, служащий Фильтром низкой частоты, и поступая на резонансный контур 3 в такойфазе, что обратная связь является отрицательной, напряжение 0 создаетток обратной связи 1 , который,протекая через резонансный контур 3, засчет индуктивной связи компенсируетизменения внешнего магнитного потока ьфаН внутри сверхпроводящего контура 1,9382 5Это позволяет значительно расширить динамический диапазон измерений изменений дфки линеаризовать зависимост ь Оот д Ф (Фиг, 6 ); Благодаря тому, что крутизйа крутых и пологих 5 участков отличается более чем в двадцать раз и крутизна зависимости У от дфВбольше, чем аналогичная крутизна в известных устройствах, точность измерений магнитного потока 1 О предлагаемого устройства возрастает приблизительно в два с половиной раза. Формула изобретения Устройство для измерения магнитного потока, содержащее последовательно соединенные генератор высокой 20 частоты, модулятор, усилитель высокой частоты, амплитудный детектор, синхронный детектор и интегратор,выход которого соединен с выходом модулятора, а также сверхпроводящий контур с переходом Джозефсона, индуктивно связанный с резонансным контуром,подключенным к выходу модулятора,блок опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом синхронного детектора, о т л и ч а ю щ ее с я .тем, что, с целью повышенияточности измерения, второй выход блока опорного сигнала подключен к.второму входу модулятора, а соотношениечастот сигналов первого и второго выходов блока опорного сигнала выбранонечетным.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Сверхпроводимость в геоэлектроразведке. Под ред. В. С. Суркова, иЭ. В, Матизена. Новосибирск, "Наука",1977, с. 143.2. Патент СОА Ю 3758854, 1971,324-43