Магнитометр

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик(51)М, Кл. 6 01 й 33/02 3 Ъоударстиивй комитет СССР до делаю лзооретеиий и открытий.317,44 (088.8) Дата опубликования описания 27,07.82 Ю, В. Бондаревскийг В, Н, Каразеев и В. А. ТеряевВсямацегр ."г,г .г;, гЫХМдЦв(54) МАГНИТОМЕТР 1Изобретение относится к эжктроизмерительной технике н. прежде всего к магнитометрии.Известны магнитометры, содержащие пленочную срецу, источник возбуждения и5 регистратор, в которых измеряемое поле и поле смещения направлены вдоль оси легкого намагничивания (ОЛН), а поле высокочастотного возбуждения и направления сьема выходного сигнала - вдоль оси трудного намагничивания (ОГН) пленочной среды, При этом используется моцуляция магнитной проницаемости пленочной среды .вдаль оси трудного наматничивания измеряемым полем, направленным вдоль оси легкого намагничивания. Чтобы избежать шумов перемагничивания, амплитуда высокочастотного возбуждения выбирается такой величины, чтобы угол отклонения вектора намагниченности М от ОЛН 20не превышал 5 И Однако чувствительность этих магниттометров недостаточна. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является магнитометр, состоящий из генератора тока воз- . буждения, контура измерительного преобразователя, преобразователя высокочастотного напряжения на контуре в постоянное напряжения и выводного устройства. Сердечником катушки контура измерительного преобразователя служит анизотропная ферромагнитная пленочная среда. Поле катушки направлено вдоль ОТН, а измеряемое поле и поле смещения -, вдоль ОЛН пленки, Схема этого магнитометра построена следующим образом: генератор тока возбуждения через конденсатор связи подключен к контуру и мерительного преобразователя. К этому же контуру подключен преобразователь высокочастотного напряжения на контуре в постоянное напряжение 21.Однако в известном магнитометре те ряется информация о знаке измеряемого поля, если, работать без постоянного маг, нитного смещения, а при наличии магнитНв фиг. 1 показана принципиальная30 электрическая схема устройства; на фиг. 2 - критическая кривая используемой в нем пленочной среды,На этой схеме на транзисторе 1 собран кварцевый генератор така возбужденияЗ 5 представляющий собой емкостную трехточку. Кварцевый резонатор 2 вклточен межцу коллектором и базой транзистора 1, В базовой цепи включены также кснценсатор Э и резистор 4. В коллекторной цепи, 40 транзистора 1 включены дроссель 5 пита- ния и конденсатор 6 связи. Псследоввтельно с конденсатором 6 связи включен параллельный колебательный измерительный контур из конденсатора 7 и катушки 8 инпуктивности. Обмотка 8 имеет тонкопле. ночный магниточувствительный сердечник 9 с осью легкого намагничивания 10. На пленочный сердечник 9 под углом 45 О к осп легкого намагничивания 10 намотана 50 обмотка 11 ориантации вектора намагниченности, зпшунтированная диодом 12. Обмотка 11 подключена к выхоцу ключевого каскада ип транзисторе 13. Вход ключе лого каскапа через целитель из резисто ров 14 и 15 подключен к выхору низко частотного генератора 16 коротких импульсов. К измерительному контуру под 4 3 945 ного смещения появляется псжижение чувствительности пленочного датчика.Кроме того, при размагничивании пленочной среды сердечника чувствительность к измеряемому магнитному полю теряетсявообще.Белью изобретения является повышение чувствительности измерения,Эта цель цостигается тем, что в магнитометр, содержащий аниэотропный фер ромагнитный тонкопдзночный сердечник с напрабдзнием измеряемого поля и поля смещения вдоль оси легкого намагничивания, а поля высокочастотного возбуждения и направления сьема информации - вдоль 15 оси трудного намагничивания, кварцевый генератор тока возбуждения с колебательным измерительным контуром, ключ, дели, тель напряжения, низкочастотный генератор импульсов, а также преобразователь высокочастотного напряжения в постоянное напряжение, подключенный к выхоцу кварцевого генератора тока возбуждения введена намотанная на сердечник под углом Ф 4 к оси легкого намагничения катушка ориентации вектора намагниченности, зашунтированная диодом и подключенная через ключ к низкочастотному генератору импульсов. 835 4калечен преобразсватель высокочастотного напряжения на контуре в 1 тостоянное на пряжение. Этим преобразователем служит эмиттерный повторитель на транзисторе 17, в цепи эмиттера которого вколочен параллельный низкочастотный фильтр иэ резистора 18 и конденсатора 19, а необходимый режим по постоянному току обеспечивают последовательно включенные резистор 20 и диод 21. Параллельна диоду включен шунтирующий конденсатор 22, Выход эмиттерного повторителя является выходом магнитометра.Устройство работает следующим образом.Высокочастотный сигнал с выхода транзистора 1 генератора тока возбуждения подается на делитель напряжения, составленный из последовательно соериненных конденсатора в связи и измерительного кантуоа, конденсатора 7 и катушки 8.Собственная резонансная частота измерительного контура Яо выбрана ниже частоты генератора тока возбуждения (и,., поэтому сопротивление контура носит емкостной характер. При воздзйствии измеряемого магнитного поля на пленочную срецу серцечника 9 вдоль ОЛН изменится инпуктивность контурной обмотки катушки 8, что приведет к изменению ы измерительного контура; Это вызывает измерение емкостного сопротивлейия контура, а соответственно и амплитудную моцуляцню высокочастотного напряжения на кантуре, соответствующую величине иэмеряе мого магнитного поля.С помощью преобразователя высокочаст 9 гного напряжения на контуре в постояннбе напряжение выделяется "низкочастотная огибающая на-пряжения на контуре, которая соответствует измеряемому магнитному полю. Обмотка 11 ориентации вектора намагниченности при подаче на нее коротких низкочастотных импульсов тока создает в пленочной среде сердечника 9 импульсы магнитного поля, показанного вектором 23 (фиг. 2). Магнитное поле этих импульсов направлено под углом 45 кОЛН пленочной среды сердечника 9 и имеет амплитуду, при которой вектор 1 то ля ориентаций пересекает критическую кривую 24 пленочной среды сердечника 9. Для такой величины поля возможно только орно положение вектора кама ничениости М. После окончания импульса ориентации вектор намагниченности . М всегда будет иметь строго определенное направдзние 25, что соответствует не-изменному магнитному состоянию пле2. Патент фРГ М 1809435,кл. б 01 Я ЗЗЮ 2, 1971. 5 . МВ ночной среды сердечника 9, Если в результате магнитной помехи вектор намагниченности М будет переключен илипленочная среда будет разбита на домены с произвольной ориентацией, то каждый 5 после рующий импульс ориентации вектора намагниченности М вернет пленочную среду в первоначальное состояние, Низкая частота повторения и малая длительность импульсов ориентации вектора намагниченности незначительно увеличивает постоянное напряжение на выходе магнитомера. Это приращение напряжения является постоянным и может быть учтено при измерении постоянных или отфильтровано .15 при измерении переменных. магнитных по. лей. Обмотка 11 может быть намотана вдоль ОЛН сердечника либо под углом к ОЛН. В соответствии с критической кривой 24 пленочной среды выбор угла на- го мотки обмотки 11, равным 45 по отношению к ОЛН, позволяет понизить ве личину магнитного поля ориентации по сравнению с направлением его вдоль ОЛН., Соответственно уменьшается амплитуда тог 5 ка в обмотке 11, Импульсы тока в обмотке 11 задаются с помощью ключа, выпол-. ненного на транзисторе 13, на вход которого поступает сигнал импульсного генера тора 16. Шунтирующий обМотКу 11 диод. 50 12 устраняет нежелательный выброс тока ,обратной полярности после окончания импульса.Схема магнитомера позволяет устранить вредные остаточные явления после35 воздействия на пленочную среру сердечника магнитных полей любой интенсивности и направления.Устранение остаточных явлений после воздействия на пленочную среру датчика40 интенсивных магнитных полей в данном магнитометре достигается тем, что на пленочную среду датчика периодически по-, даются короткие импульсы ориентации вектора намагниченности, которые возвращают пленочную среру в исходное состояние.45 Эти имцульсы создаются намотанной на датчик обмоткой ориентации вектора намагниченности при подаче на нее. через ключе 838 6вой каскад сигнала от низкочастотногогенератора коротких импульсов.Средняя потребляемая энергия от источника питания на ориентацию векторанамагниченности составляет единицы МКВФ,т.е. сохраняется микромощный режим работы магнитометра.Предлагаемый магнитометр в отличиеот известного не меняет своих параметров после воздействия на него магнитныхполей любой интенсивности и любого,направленияя,ф ормула изобретения М агнитометр, содержащий анизотропныйферромагнитный тонкопленочный сердечникс направлением измеряемого поля и полясмещены вдоль оси легкого намагничивания, а поля высокочастотного возбуж- .дения и направления сьема информациивдоль оси трудного намагничивания, кварцевый генератор тока возбуждения с колебательным измерительным контуром,ключ, делитель напряжения, низкочастотный генератор импульсов, а также преобразователь высокочастотного напряженияв постоянное напряженно, подключенный квыходу кварцевого генератора тока возбудидения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения чувствительности измерений в него введена намотанная насердечник под угломер/ф к оси легкогонамагничивания катушка ориентации вектора намагниченности, зашунтированнаядиодом и подключенная через ключ к низкочастотному генератору импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе,Вадег 82.,Токаете Я.Э А Роаровег ма.еЬиюе%е Опйейид ейсЫисе чочаОоиои Ойи регвайЕо Яю,Зогойби согрогаОои Эе 1 еиае амид раее бгоцр соиСгоб Зий;аказ 5326/67ЭНИИПИ Государсцо делам изобре).ЗОЗВ, Москва,Тираж 717 П венного каиитета СССР тений и открытий Ж 38, Рцуаская наб., д. 4 Филиал ППП патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4