Устройство для измерения магнитного потока

) 01 1 К 33 51) ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯ И ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ, МюсЖаффф довательФизикн л и Э.В.МатизегеоэлектроНаука",977 ЕРЕНИЯ МА последотор высо- илитель)и детектор, и интегран с выхо хпроводяФсонаф соединен с вхкоторого подкл ом интегратора, выход ен на резонансный му также подключен низкой частоты.ное устройство не обей точности измерения а, так как ток через ур не стабилизируконтурвыходОдн, к кот генерат ко извес ет высок спечмагнит го поток ный конт зо ется. олеетехнийствоа в Иэ известныхизким к изобр ской сущности для измерения мектроразведке устроиств наитению по сво является устр гнитйого пото ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(71) Сибирский научно-исслский институт геологии, геи минерального сырья(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМНИТНОГО ПОТОКА, содержащеевательно соединенные генеркой частоты, модулятор, усвысокой частоты, амплитудньпервый синхронный детектортор, выход которого соединедом модулятора, а также свещий контур с переходом Джоз Изобретение относится к устройст" вам для магнитных измерений и может быть использовано в георазведке.Известно устройство для измере. - ния магнитного потока, содержащее сверхпроводящий контур с переходом Джоэефсона, индуктивно связанный с резонансным контуром, подключенным через модулятор к генератору высокой частоты и к усилителю. высокой частоты, связанному через амплитудный детектор с входом синхронного детектора, другой вход которого соединен с первым выходом генератора низкой частоты. Выход синхронного детектора иыдуктивно связанный с резонанснымконтуром, подключенным к выходу модулятора, первый блок опорного сигнала,первый выход .которого соединен с выходом модулятора, а второй выход -с вторым входом синхронного детектора, отличающееся тем,что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены последовательно соединенные второй блок опорного сигнала, второйсинхронный детектор и узкополосныйфильтр низких частот, при этом второй выход второго блока опорного сигнала соединен с первым входом модулятора, выход узкополосного фильтрасвязан с вторым входом модулятора, авторой вход второго синхронного детектора соединен с выходом амплитудногодетектора, при этом соотношение частот сигналов первого и второго выходов второго блока опорного сигналавыбрано нечетным.Устройство содержит сверхпроводящий контур с переходом Джозефсона, индуктивно связанный с резонансным контуром, подключенным через модулятор к генератору высокой частоты и к входу усилителя высокой частоты, связанному через амплитудный детектор с входом синхронного детектора, другой вход которого связан с первым выходом генератора низкой частоты, а выход синхронного детектора соединен с входом интегратора, выход которого подключен на резонансный контур, к которому также подсоединен второй вы ход генератора низкой частоты.Однако поскольку в известном устройстве ток через резонансный контур не стабилизируется, ему также свойственна низкая точность измерения. 20Цель изобретения - повышение точности измерений.Цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные генератор высокой часто ты, модулятор, усилитель высокой частоты, амплитудный детектор, первый синхронный детектор и интегратор, выход которого соединен с выходом модулятора, а также сверхпроводящий кон тур с переходом Джозефсона индуктивно связанный с резонансным контуром, подключенным к выходу модулятора, первый блок опорного сигнала, первый выход которого соединен с выходом модулятора, а второй выход - с вторым входом первого синхронного детектора, дополнительно введены последовательно соединенные второй блок опорного сигнала, второй синхронный детектор 40 и узкополосный Фильтр низких частот, при этом второй выход второго блока опорного сигнала соединен с первым входом модулятора, выход узкополосного Фильтра связан с вторым входом 45 модулятора, а второй вход второго синхронного детектора соединен с выходом амплитудного детектора, при этом соотношение частот сигналов первого и второго выходов второго блока опор ного сигнала выбрано нечетным.На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 - график зависимости амплитуды напряжения Б на резонансном конРтуре от амплитуды тока х, протека. ющего через этот контур; на Фиг.3-5 - временные диаграф амплитуды тока х 1., огибающей напряжения БР и напряжения 0 на выходе амплитудного детектора для случаев а)г равен токуг, соответствующему середине первого пологого участка;б) ь.рхг 1,в) х 1Устройство для измерения магнитного потока содержит сверхпроводящий контур 1 с переходом Джозефсона 2, индуктивно связанный с резонансным контуром 3, подключенным через модулятор 4 к генератору высокой частоты 5 и к входу усилителя высокой частоты 6, связанному через амплитудный детектор 7 с входом первого синхронного детектора 8, другой вход которого соединен с первым выходом первого блока опорного сигнала 9, а выход первого синхронного детектора 8 соединен с входом интегратора 10, выход которого подключен на резонансный контур 3, к которому также.подсоединен второй выход первого блока опорного сигнала 9. Устройство также содержит второй блок опорного сигнала 11, первый выход которого соединен с модулятором 4, а второй выход, частота сигнала которого кратна и нечетна по отношению к частоте сигнала первого выхода, связан с первым входом второго синхронного детектора 12, вы" ход которого через узкополосный фильтр низких частот 13 соединен с низкочастотным входом модулятора 4, а второй вход второго синхронного детектора 12 подключен к выходу амплитудного детектора . Сверхпроводящий контур 1 с переходом Джозефсона 2 и резонансный контур 3 помещены в криостат 14.Известно, что зависимость напряжения высокой частоты 0 на резонансРном контуре 3 от амплитуды тока 1 г через него представляет собой чередующуюся последовательность крутых и пологих участков фиг.2), причем крутизна их наклонов отличается более, чем в 20 раз. При замкнутой цепи обратной связи, т.е. при соединении выхода интегратора 10 с резонансным контуром 3, положение пологих участков относительно осей БР и х г остается неизменным при изменении магнитного потока внутри сверхпроводящего контура 1. В рабочем режиме ток генераторавысокой частоты 5 должен быть равен995611 6редь приводит к появлению постоянного напряжения И на выходе второгосинхронного детектора 12. 11 осколькунапряжение третьей гармоники частоты 563 в спектре сигнала Ц 1 наибольшее,то число и в сигнале Б зп гйй второго блока опорного сигнала 11 целесообразно выбирать равным 3.Для того чтобы на выходе устройства не появлялся мешающий сигнал, связанный с модуляцией, частота Я выбирается в 50-100 раз ниже частоты первого блока 9 опорного сигнала. току хгсоответствующему середине первого пологого участка Фиг.З)Это соответствие достигается следующим образом.Второй блок опорного сигнала 11 вырабатывает два сигнал 0 зп Яй и 0 вхп п ЯС (и - любое целое нечетное число), которые соответственно поступают на модулятоР 4 и второй синхронный детектор 12, Модулятор 4 модулирует ток 1 по амплитуде с частотой Япричем амплитуда его модуляции соответствует середине первого пологого участка (Фиг.З).15Напряжение на резонансном контуре 3 11 (Фиг,4) усиливается усилителем высокой частоты 6 и поступает на вход амплитудного детектора 7, Напряжение 0с его выхода подается на вход вто рого синхронного детектора 12, который перемножает его с напряжением 11 юп пЯС,При ь,равном з (Фиг.5 а), напрягжение Б совпадает по Форме с моду лирующим, а при возникновении расстройки тока (Фиг,5 б и 5 в) в его спек. тре появляются напряжения нечетных гармоник частоты Я , что в свою оче 30 Таким образом, величина напряжения У и его знак однозначно связаны с величиной и знаком расстройки токаПройдя узкополосный Фильтр низких частот 13 и поступая на модулятор 4 в такой Фазе, что обратная связь является отрицательной, напряжение Б уменьшает величину расстройки и, тем самым, увеличивает стабильность тока хв резонансном контуре 3 и повышает точность измерения длительных сигналов (с периодом 100 с и более) магнитного потока в 5 и более раэ в зависимости от времени измерений.,Самборская 25 Подписное та по изобретениям и откЖ, Раушская наб., д каз 1059 Тираж НИИПИ Государственного коми 113035, МоскУжго мбинат "Пат издательск оизводстве Редактор О.Юрк Фиг. Ггр 1 сй=г 4 г (гфМ,Р ям при ГКНТ ССС