Автоматический магнитометр

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 51) 4 С 01 К 33/2 ТЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) АВТОМАТИЧЕСК 1 й 1 МАГНИТОМЕТР (57) Йзобретение может быть использо вано для автоматического измерения магнитных полей. Автоматический магнитометр содержит генератор 4,5 импульсов, ключ 11, реверсивный счетчик 15, автодин (АД) 16, регистрирую щее устройство 18, сигнализатор 1 им пульсов, счетчик 2, дешифратор - демультиплексор 3, модулятор 17, счетный блок 7, регистр 6 памяти, 0-триг гер 10, Т-триггер 12, блок 9 сравнения, элемент ИЛИ 8, элементы И 13,14. При включении устройства частота АД 16 находится вне резонансной облас; ти. На его первом выходе импульсы ЯМР отсутствуют, При приближении частоты настройки АД 16 к резонансной области на его первом выходе появ- ляются импульсы сигнала ЯМР, которые поступают на вход сигнализатора 1 импульсов и второй вход счетчика 2, Затем работа устройства синхронизируется последовательностью импульсов ЯМР при помощи счетчика 2 и дешифратора-демультиплексора 3. Осуг ществляется привязка частоты АД к Я центру резонансной линии ЯМР и непрерывное слежение за имеющимся магнитным полем. Автоматический магнито ометр имеет повышенную точность и ско-рость измерения. 3 ил.ЧИзобретение относится к устройствам для магнитных измерений и может быть использовано для автоматического измерения магнитных полей.5Цель изобретения - повьппение точности и скорости измерения.На фиг,1 приведена функциональная структурная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы его ра боты; на фиг.3 - таблица истинности дешифратора демультиплексора.Устройство содержит последовательно соединенные сигнализатор 1 импульсов, счетчик 2 и дешифратор-демульти плексор 3, первый 4 и второй 5 генераторы импульсов, регистр 6 памяти, счетный блок 7, элемент ИЛИ 8, блок 9 сравнения, 0-триггер 10., ключ 11, Т-триггер 12, первый 13 и второй 14 20 элементы И, реверсивный счетчик 15, выход которого соединен с первым входом автодина 16, второй вход которого. соединен с выходом модулятора 17, а первый выход - с входом регистрато ра 18. Выход генератора 5 соединен с первым входом счетного блока 7, Выход генератора 4 соединен через ключ 11 с первым входом счетчика 15. Выходы дешифратора-демультиплексора 3 с пер вого по шестой соединены, соответ-. ственно, со входом регистра 6 памяти, вторым, третьим и четвертым входами счетного блока 7, первыми входами первого элемента И 13 и 0-триггера 14.35 Второй вход 0-триггера 10 соединен с выходом блока 9 сравнения, а выходс первым входом второго элемента И 14, второй вход которого соединен с седьмым выходом дешифратора-демульти плексора 3, а третий - с выходом элемента ИЛИ 8 и вторым входом элемента И 13, выход которого через Т-триггер 12 соединен с вторым входом счетчика 15. Входная шина элемента ИЛИ 8 и 45 первая входная шина блока 9 сравнения соединены с выходной шиной регистра 6, шина данных которого соединена с первым выходом счетного блока 7 и второй входной шиной блока 9 сравнения, вход которого соединен с вторым выходом счетного блока 7.На фиг.2 а показан сигнал на первом выходе автодина 16 при расстройке частоты автодина относительно центра резонанса, на фиг.2 б - на четвертом входе генератора 5, на фиг.2 в - навтором входе генератора 5, нафиг.2 г - на третьем входе генерато- ра 5, на фиг.2 д - на первом входе регистра 6 памяти, на фиг.2 е - на первом входе ключа 11, на фиг,2 ж - на втором входе счетчика 2, на фиг.2 зна третьем входе дешифратора-демультиплексора 3.Автоматический магнитометр работает следующим образом.При включении устройства частота автодина 16 находится вне резонансной области, на его первом выходе импульсы ЯМР отсутствуют, На выходе сигнализатора 1 импульсов присутствует уровень "1", который устанавливает счетчик 2 в нулевое состояние и ключ 11 в положение, при котором тактовые импульсы с генератора 4 импульсов поступают на первый вход реверсивного счетчика 15 изменяя его состояние и соответственно цифровой код на выходной шине. Цифровой код, по,ступая на первый вход автодина 16,3 управляет перестройкой частоты, Направление перестройки частоты автодина 16 определяется состоянием Т-триггера 12 и является при включении устройства случайным. Если резонансные условия не наступают, то цикл поиска повторяется.При приближении частоты настройки автодина 16 к резонансной области на его первом выходе появляются импульсы сигнала ЯМР, которые поступают на вход сигнализатора 1 импульсов и второй вход счетчика 2При этом на выходе блока 1.устанавливается уровень "0", прекращается поступление тактовых импульсов с выхода генератора 4 через ключ 11 на реверсивный счетчик 15 и снимается принудительная установка счетчика 2 в нулевое состояние.Дальнейшая работа устройства синхронизируется последовательностью импульсов ЯМР при помощи счетчика 2 и дешифратора-демультиплексора 3.Дешифратор-демультиплексор 3 представляет собой коммутатор, который вырабатывает сигнал управления на одном из выходов в зависимости от значений цифрового кода на его входной шине, причем длительность сигнала управления определяется интервалом времени между двумя соседними импульсами ЯМР (фиг.2).До прихода импульсов ЯМР на четвертом выходе блока 3 присутствует уп -равляющий сигнал, который, поступая на четвертый вход счетного. блока 7, устанавливает его в нулевое состояние. Первый импульс ЯМР снимает5 принудительную установку в ноль блока 7, а сигнал управления с второго выхода дешифратора-демультиплексора 3 разрешает ему счет импульсов генератора 5 на счетный вход блока 7 в те чение интервала времени до прихода на второй вход счетчика 2 второго (следующего) импульса ЯМР. Таким образом, пройсходит измерение первого (нечетного) временного интервала между им пульсами ЯМР. С приходом второго импульса ЯМР сигнал управления поступает на третий вход счетного блока 7, в котором при этом происходит обратный счет импульсов, поступающих от генерато О ра 5 в течение второго (четного) временного интервала между вторым и третьим импульсами ЯМР, Вследствие того, что в течение четного и нечетноговременных интервалов счет импульсов 25 производится блоком 7 в режиме прямого и обратного счета, цифровой код на его первом выходе численно равен разности между числом счетных импульсов, поступивших на его входы за пер- З 0 вый и второй интервалы счета, а на втором выходе формируется код знака разности.Третий импульс ЯМР формирует на первомвыходе 3 дешифратора-демульти 35 плексора управляющий сигнал,под действиемкоторого осуществляется запись информации с первого выхода блока 7 в регистра б памяти.Информация о знаке записываемого в 4 О регистр б числа поступает с второго выхода генератора 5 на третий вход блока 9 сравнения,Цифровой код с выхода регистра 6 поступает на вход логического элемента ИЛИ 8 и первый вход блока 9 сравнения. Если четные и нечетные интервалы времени между импульсами ЯМР не равны между собой (частота настройки автодина не совпадает с центром резонанса) на выходной шине блока 7 и соответственно регистра б выходной код не равен нулю, то на выходе элемента ИЛИ 8 появляется логический уровень, открывающий элементы И 13 и 14.55В этом случае, когда с приходом четвертого импульса ЯМР на пятом выходе дешифратора - демультиплексора 3 сформируется сигнал управления, он через элемент 13 и ключ 11 поступает на первый вход реверсивного счетчика 15. Цифровой код на выходной шине. реверсивного счетчика 15 изменяется на единицу, соответственно изменив частоту настройки автодина 16.Интервал времени с момента прихода пятого импульса ЯМР до прихода восьмого импульса ЯМР использован в устройстве для прекращения переходных процессов в ав одине после перестройки частоты, С приходом восьмого, девятогодесятого и одиннадцатого импульсов ЯМР происходит установка счетного блока 7 в ноль и вычислениеразности между числом счетных импульсов, поступивших на его первый вход за четный и нечетный интервал между импульсами ЯМР, причем, как видно из фиг.2 алгоритм работы дешифраторадемультиплексора 3 построен таким образом, что на второй вход блока 7 всегда попадает для измерения нечет-. ный интервал времени между импульсамиЯМР, а на третий - четный, Интервал времени с момента прихода одиннадцатого импульса ЯМР до прихода двенадцатого импульса:используется в устройстве для установления потенциала на выходе блока 9 сравнения, На первый вход блока 9 сравнения по ступает первый результат измерения разности временных интервалов, а на второй вход - второй, измеренный после перестрайки частоты автодина.Если второй результат измерения меньше первого с учетом знака,т.е. перестройка частоты автодина идет к центру резонанса, то на выходе схемы сравнения формируется логический уровень, который переписавшись в Р-триггер 10, запрещает прохождение импульса переключения фазы с седьмого выхода дешифратора-демультиплексора 3 через элемент 14 на вход Т-триггера 12. Если второй результат больше первого, т.е. расстройка частоты автодина относительно центра резонанса увеличилась, на выходе блока сравнения 9 формируется логический уровень, который, переписавшись в Р-триггер 10, разрешает прохождение импуль- са переключения фазы через элемент 14 и на вход Т-триггера 12. Таким образом в предлагаемом устройстве происходит фазировка системы автоматической подстройки частоты, С приходомдвенадцатого импульса ЯМР происходитзапись результата сравнения в Р-триггер 1 О под действием управляющегосигнала, поступившего с шестого выхода дешифратора-демультиплексора 3на второй вход Р-триггера 10, Интервал времени с тринадцатого по четырнадцатый импульс ЯМР использовандля установления управляющего по Отенциала на втором входе элемента .И 14. С приходом четырнадцатого импульса ЯМР происходит переключениеТ-триггера 12 в противоположное состояние, при условии, что элемент И 14 15открыт. С приходом пятнадцатого импульса ЯМР элемент И 14 закрывается, фиксируя состояние Т-триггера 12и соответственно направление перестройки частоты автодина 16. 20С приходом шестнадцатого импульса ЯМР счетчик 2 устанавливается внулевое состояние и все процессы вустройстве повторяются циклично дотех пор, пока на выходной шине регистра памяти 6 не установятся нулевые показания цифрового кода, чтосвидетельствует о равенстве временныхинтервалов между импулЬсами ЯМР и од-,новременно о настройке частоты автодина на центр резонанса. Точностьнастройки определяется разрядностьюблока 7 и частотой генератора 5 импульсов.Таким образом осуществляется привязка частоты автодина к центру резо 35нансной линии ЯМР и непрерывное слежение за изменяющимся магнитным полем. Если в процессе измерения резонансные условия потеряны, то черезинтервал времени, равный несколькимпериодам частоты модуляции, сигнализатор импульсов 1 возвращается висходное состояние, установив счетчик 2 в нулевое состояние, а на первый вход реверсивного счетчика 15 через ключ 11 поступают тактовыеимпульсы с генератора 4 импульсов. Частота автодина 16 изменяется,причемперестройка происходит в сторойууменьшения расстройки частоты авто 50дина относительно центра резонанса.Частота автодина измеряется регистратором 18,Таким образом, предлагаемый автоматический магнитометр позволяет автоматизировать процесс измерения,отказаться от ручного переключателяфазы и за счет этого повысить достоверность измерения и увеличить скорость измерения не менее, чем в двараза. Формула изобретенияАвтоматический магнитометр, содержащий последовательно соединенные первый генератор импульсов, ключ, реверсивный счетчик, автодин, и регистрирующее устройство, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и скорости измерений, в него введены последовательно соединенные сигнализатор импульсов, счетчик и дешифратор-демультиплексор, второй генератор импульсов, модулятор, счетный блок, регистр памяти, Р-триггер, Т-триггер, блок сравнения, элемент ИЛИ и два элемента И, причем вход сигнализатора импульсов и второй вход счетчика соединены с вторым выходом автодина, выход модулятора соединен с вторым входом автодина, первый выход дешифратора-демультиплексора соединен с входом регист- ра памяти, выходная шина которого соединена с входной шиной элемента ИЛИ и первойвходной шиной блока сравнения, второй, третий и четвертый выходы дешифратора-демультиплексора соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входами счетного блока, йервый выход которого сое- . динен с шиной данных регистра памяти и второй входной шиной блока сравнения, вход которого соединен с вторым выходом счетного блока, первый вход которого соецинен с выходом второго генератора импульсов, пятый выход дешифратора-демультиплексора соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход - с вторым входом ключа, третий вход которого соединен с выходом сигнализатора импульсов, шестой выход дешифратора-демультиплексора соединен с первым входом Р-триггера, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения,а выход - с первым входом второго элемента И, седьмой выход дешифратора-демультиплексора соеди-нен с вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход - с входом Т-триггера, выход которого соединен с вторым входом реверсивного счетчика.