CH410176A - Dispositif pour mesurer la fréquence des oscillations d'un oscillateur, notamment d'un oscillateur-maser à résonance magnétique - Google Patents

Dispositif pour mesurer la fréquence des oscillations d'un oscillateur, notamment d'un oscillateur-maser à résonance magnétique

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CH410176A
CH410176A CH705662A CH705662A CH410176A CH 410176 A CH410176 A CH 410176A CH 705662 A CH705662 A CH 705662A CH 705662 A CH705662 A CH 705662A CH 410176 A CH410176 A CH 410176A
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oscillations
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variations
frequencies
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CH705662A
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Salvi Antoine
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Commissariat Energie Atomique
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Description


  



  Dispositif pour mesurer la fréquence des oscillations d'un oscillateur,
 notamment d'un oscillateur-maser à résonance magnétique
 L'invention est relative aux fréquencemètres, c'est-à-dire aux dispositifs destinés à mesurer la   fré-    quence des oscillations engendrées par un oscillateur ; elle concerne plus spécialement, mais non exclusivement, un fréquencemètre destiné à mesurer la   fré-    quence de l'énergie émise par émission stimulée dans un oscillateur-maser à résonance magnétique.



   Elle a pour objet un dispositif pour mesurer la fréquence des oscillations   d'un    oscillateur présentant, par rapport aux fréquencemètres antérieurs, les avantages d'une précision accrue dans toute la bande des fréquences mesurables, d'une meilleure stabilité dans le temps, d'une grande sécurité de fonctionnement, d'un temps de réponse réduit, d'une largeur accrue de la bande des fréquences mesurables et d'un prix de revient intéressant.



   Le dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comprend une unité apte à engendrer deux oscillations de fréquences stables et bien déterminées, à savoir une fréquence inférieure,   FI,    et une fréquence supérieure,   F2,    encadrant la fréquence F des oscillations à mesurer, un double-mélangeur pour les fréquences FI et F, d'une part, et   F2    et F, d'autre part, avec des moyens sélecteurs ne transmettant, dans la sortie du double-mélangeur, que les oscillations de battement de fréquence f, = F-Fl, d'une part, et   f2    = F2-F, d'autre part, des moyens pour engendrer des signaux dont l'amplitude présente des variations au moins sensiblement proportionnelles aux variations de chacune des fréquences de battement   fut, 2,

      et des moyens pour mesurer la différence entre ces deux signaux.



   L'unité apte à engendrer deux oscillations de   fré-    quences stables est constituée, de préférence, par un maître-oscillateur à quartz engendrant des oscillations sinusoïdales de fréquence stable, par des moyens pour engendrer, à partir de ces oscillations, des signaux en dents de scie de fréquence stable Fo et par des moyens pour déduire, desdits signaux en dents de scie, deux harmoniques de fréquence FI = ni   Fo    et F2 = n2 Fo de différence constante.



   Plus particulièrement, ce dispositif ou fréquencemètre est destiné à mesurer la fréquence des oscillations engendrées dans un oscillateur-maser à   réso-    nance magnétique du type décrit dans le brevet suisse   No    346609 et dont le principe sera rappelé   briève-    ment ci-après.



   Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.



   La fig. 1, de ces dessins, illustre, sous la forme de blocs ou rectangles fonctionnels, un fréquencemètre constituant ladite forme d'exécution.



   Les fig. 2 à 6 représentent en détail les différentes unités du fréquencemètre de la fig. 1, à savoir : -pour la fig. 2, l'unité apte à engendrer les oscil
 lations de fréquences stables et bien déterminées, -pour la fig. 3, une des moitiés du   double-mélan-   
 geur, -pour la fig. 4, des moyens de mise en forme des
 oscillations de battement produites dans   l'ensem-   
 ble de la fig. 3, -pour la fig. 5, les moyens pour transformer les
 fréquences des oscillations de battement, telles
 que mises en forme par les moyens de la fig. 4,
 en des signaux dont l'amplitude présente des va
 riations sensiblement proportionnelles aux varia
 tions de chacune de ces fréquences, -enfin, pour la fig. 6, les moyens pour comparer
 le signal sortant des moyens de la fig. 5 avec un
 signal analogue. 



   On rappellera tout d'abord qu'un oscillateurmaser à résonance magnétique du type décrit dans le brevet Nu 346609 précité comprend, disposé dans un champ magnétique d'intensité H (en particulier dans le champ magnétique terrestre) que l'on désire mesurer un récipient renfermant,   d'une    part, un solvant avec des noyaux atomiques (en particulier des protons) à rapport gyromagnétique, (rapport entre le moment magnétique et le moment cinétique) bien déterminé non nul et, d'autre part à l'état dissous dans ce solvant, une substance paramagnétique (en particulier une collection d'ions nitrosodisulfonate) présentant au moins une raie de résonance électronique saturable dans ledit champ H,

   la fréquence de cette raie de résonance électronique n'étant pas nulle en champ magnétique nul et le couplage entre les électrons de ladite substance et lesdits noyaux atomiques étant tel que la saturation de ladite raie de résonance produise l'émission stimulée d'énergie à la fréquence de résonance nucléaire f desdits noyaux dans le champ magnétique d'intensité H, des moyens pour saturer ladite raie de résonance électronique dans ledit champ magnétique, et des moyens pour capter l'énergie émise par émission stimulée et pour entretenir les oscillations, de cette énergie à la   fré-    quence de résonance nucléaire dans le champ H, cette fréquence f étant strictement proportionnelle à
H   (f Yn H   
 Par conséquent, la mesure de la fréquence f permet une détermination de l'intensité H,

   la précision sur H étant directement fonction de celle sur f, car le coefficient de proportionnalité est constant et    2z    connu avec une précision de l'ordre de 10-5.



   Une des applications des oscillateurs-masers à résonance magnétique est la mesure des variations, dans l'espace et dans le temps, du champ magnétique terrestre dont la valeur est voisine de 0, 5 oersted ou 50000 gammas (le   gamma   valent 10-5 oersted).



  Dans un champ magnétique ayant cette valeur, la   fré-    quence de résonance nucléaire pour les protons est de 2128, 8 Hz (le rapport gyromagnétique des protons étant 26. 713).



   Un fréquencemètre ou dispositif pour déterminer, rapidement et avec une précision constante élevée, la fréquence F des oscillations a   d'un    oscillateur 1, en particulier la fréquence f   = Y7 H d'un    oscillateur   2z    maser à résonance magnétique placé dans un champ magnétique d'intensité   H,    comprend   (fig.    1) :
 -une unité 2 (illustrée en détail sur la fig. 2) apte à engendrer deux oscillateurs bl, b2 de   fréquen-    ces stables et bien déterminées, à savoir une   fré-    quence inférieure   Fl    et une fréquence supérieure   F2,    encadrant la fréquence F des oscillations a à mesurer ;

  
 -un double-mélangeur 3 (dont une moitié est illustrée en détail sur la fig. 3) pour les fréquences
Fi et F,   d'une    part, et   F2    et F, d'autre part, avec des moyens sélecteurs (constitués avantageusement par des filtres électriques) ne transmettant, dans la sortie du double-mélangeur, que les oscillations de battement cl, c2 de fréquence   fl = F-F1,    d'une part, et   f2    = F2-F, d'autre part ;

  
 -des moyens pour engendrer deux signaux   et,    e2, dont l'amplitude présente des variations sensiblement proportionnelles aux variations de chacune des fréquences de battement   fol, 2    (cette proportionnalité entre variations peut s'exprimer mathématiquement en disant que l'amplitude est une fonction   différentiable,    et de ce fait continue, de la fréquence, la dérivée de la fonction étant justement le coefficient de propor  tionnalité),    ces moyens étant constitués, dans le mode de réalisation préféré, par un étage double 4 (dont une moitié est illustrée en détail sur la fig.

   4) de mise en forme rectangulaire dl,   d2    des oscillations de   fré-      quences ft,    d'une part,   et 2,    d'autre part, et par un étage double 5 (dont une moitié est illustrée en détail sur la fig. 5) de transformation des signaux rectangulaires   d1,    do en dents de scie el,   e2    dont   l'am-    plitude maximum est sensiblement inversement proportionnelle   à fl,    d'une part, et f2, d'autre part, les variations de cette amplitude étant elles proportionnelles (avec un coefficient de proportionnalité négatif) aux variations de la   fréquence f, ou f2 dans    un domaine limité ;

  
 -et des moyens 6 (illustrés en détail sur la fig. 6) pour faire la différence entre ces deux signaux   e, s e2.   



   Des modes de réalisation préférés de l'unité 2, d'une moitié du double mélangeur 3, d'une moitié de l'étage double 4 de mise en forme rectangulaire, d'une moitié de l'étage double 5 de transformation des rectangles en dents de scie, et des moyens 6 sont illustrés en détail sur les fig. 2, 3, 4, 5 et 6 respectivement, dont l'assemblage représente, lorsque l'on double les fig. 3, 4 et 5, le schéma complet de la forme préférée d'un dispositif de mesure selon l'invention, illustrée sous forme de blocs fonctionnels sur la fig. 1.



   L'unité 2 est constituée (fig. 2) par :
 -un   maître-oscillateur      11 à    quartz   thermostaté    (c'est-à-dire comportant, à côté d'un quartz, une résistance chauffante et un bilame qui coupe le passage du courant de chauffage à travers la résistance lorsque la température dépasse une valeur de réglage et rétablit le courant de chauffage lorsque la température s'abaisse sous cette valeur de réglage) fournissant   des oscillations sinusoïdales    ;

  
 -un diviseur de fréquence 12 (constitué par exemple par un multivibrateur astable synchronisé par des impulsions déduites des oscillations   précé-    dentes par double limitation et dérivation) qui débite des signaux rectangulaires h de fréquence   Fo    égale par exemple à 42, 576 Hz ; 
 -un générateur 13 de dents de scie   i    synchronisé par les signaux rectangulaires h, ce générateur étant avantageusement constitué par un condensateur apte à être chargé à travers une résistance à partir d'une source de tension, et par un tube (triode ou pentode) shuntant ledit condensateur et alternativement bloqué, ce qui permet la charge du condensateur, et débloqué, ce qui assure la décharge du condensateur par les signaux rectangulaires h ;

   d'ailleurs, on décrira ci-après, en référence à la fig. 5, un type de générateur de dents de scie, synchronisé par des signaux rectangulaires issus d'un multivibrateur ;
 -deux séries de circuits accordés, par exemple deux séries de dix circuits accordés (dont deux seulement ont été représentés en   141    et   142    dans chaque série), disposés en parallèle (entre le conducteur 15, mis à la masse, et deux séries de bornes   161    et 162) et accordés sur des harmoniques successifs de Fo, les circuits de chaque série étant commutables par un commutateur double 171,   17g    qui connecte aux barres 181,   18a, reliées à    la sortie du générateur 13, un plot   161    et un plot   16.,

      de manière à brancher un circuit accordé   141    de la première série et le circuit accordé   140    correspondant de la deuxième série (la différence entre les rangs des harmoniques de deux circuits accordés correspondants étant constante, par exemple égale à 10) sur la sortie du générateur 13, de manière à sélectionner deux fréquences FI   =      n,      Fo    et   F2    =   n2 Fo (nt    et   n2    étant les rangs variables des harmoniques avec   n2-ni = 10)    ;

  
 -un amplificateur double, constitué par une double triode 19 (alimentée par la haute tension disponible sur le conducteur + HT) montée pour amplifier les oscillations de fréquence   Fr    et   Fn    (sélectionnées par les circuits oscillants effectivement branchés) appliquées sur ces grilles   201,      202    ; les oscillations amplifiées bl (de fréquence   Fi)    et b2 (de   fré-    quence   Fg),    qui apparaissent sur les anodes 21, sont disponibles en 211, 212 ; des condensateurs 10   éli-    minent les composantes continues.



   On notera que l'on sélectionne les harmoniques des signaux en dents, de scie i du fait que des dents de scie parfaites en forme de triangles rectangles peuvent être développées en une série de Fourier de la forme :
EMI3.1     
 dans laquelle   a    est l'amplitude maximum des dents de scie et w =   2zFo    est la pulsation ou fréquence angulaire des dents de scie, lorsque la base des dents de scie est prise comme axe des abscisses et une verticale passant au milieu d'une dent de scie comme axe des ordonnées. Par conséquent des dents de scie parfaites comportent des harmoniques de pulsation   2O),      3m... présentant    par rapport au fondamental de pulsation   m    un affaiblissement inversement proportionnel à leur rang.



   Quant à chaque moitié du double-mélangeur 3 avec ses moyens de sélection associés, elle est constituée de préférence comme illustré sur la fig. 3 et comprend alors :
 -une double triode 22 (alimentée également par la haute   tension + HT)    recevant, sur la première grille 23, le signal   bol    de fréquence   F1    pour la moitié représentée (ou le signal   bs    de fréquence   Fg    pour l'autre moitié du double-mélangeur) appliqué sur l'entrée   241,    connectée directement à la sortie   211    de l'unité 2 (ou à l'entrée 242 connectée directement à la sortie   212    de l'unité 2, pour la moitié non   repré-    sentée) et, sur sa grille 25,

   le signal a de fréquence
F appliqué sur l'entrée   261    connectée à la sortie   271    de l'oscillateur 1 dont l'autre sortie 272 est connectée à l'entrée   262    de la seconde moitié (non représentée) du   double-mélangeur    3, le premier étage 22a de la double triode 22 étant monté en cathodyne ou en amplificateur à charge cathodique, tandis que le second étage   22b    constitue un mélangeur pour la   fré-    quence Fl, appliquée sur sa cathode   27b    à travers l'étage 22a du fait de la connexion des cathodes 27a,   27b    des deux étages,

   et la fréquence F appliquée sur sa grille 25 (la seconde moitié du mélangeur réalisant de même le mélangeur des fréquences   F2    et F) ; des condensateurs 10 éliminent les composantes continues ;
 -un démodulateur à diode 28a et résistances   28b    ne laissant passer que les fréquences de l'ordre de 200 Hz en préparant ainsi l'action   d'un    filtre 28 subséquent ;
 -un filtre 28 en   n,    à condensateurs 29 et inductance   30,    ne laissant passer que la fréquence   f,    =   F-F1    pour la première moitié du mélangeur (ou   f      =      Fs-F    pour la seconde moitié du mélangeur) ;

   en fait, F étant compris entre   F2    et Fl,   f,    et f2 sont inférieurs à   F2-F1    ; donc, le filtre 28 est un filtre passe-bas ne laissant passer que les fréquences   infé-    rieures à   dF    =   F2-Fl,    différence qui est constante pour les différentes positions du commutateur 17 (pour les valeurs prises à titre d'exemple dF= 425, 76 Hz car n2-nl = 10) ;

  
 -un amplificateur constitué par une pentode 31 recevant, sur sa grille de commande   31a,    les oscillation filtrées et débitant, sur son anode   31b,    des oscillations amplifiées de manière à délivrer, en   321    (ou 322), des oscillations de fréquence fi (ou   f2)    d'amplitude suffisante pour en permettre la transformation en signaux sensiblement rectangulaires dans les   écrêteurs    ou limiteurs de l'unité de mise en forme 4.



   Pour chaque train d'oscillations de battement am  plifiées    de fréquence fi (ou f2), l'unité de mise en forme comprend (fig. 4) :
 -un premier limiteur (ou écrêter double) 34, à résistance 35 et deux diodes 36a,   36b    orientées en sens inverse de manière à limiter les oscillations fi arrivant en   331    (ou   332)    aussi bien du côté des amplitudes positives que des amplitudes négatives   ;.    



   -un premier étage amplificateur 37a constitué par la première moitié d'une double triode 37 (alimentée en haute tension par la ligne référencée +
HT) ;
 -un second étage limiteur (ou écrêter double) à résistance 38 et deux diodes 39a, 39b orientées en sens inverse pour la même raison que les diodes 36a et   36b    ;
 -un second étage amplificateur   37b    constitué par la seconde moitié de la double triode 37, la succession   d'écrêtages    doubles (ou limitations) et   d'am-    plifications produisant des signaux sensiblement rec  tangulaires il    de fréquence fi (ou j2 de fréquence 2) disponibles en 40 ;

  
 -une bascule de Schmidt 41, c'est-à-dire un multivibrateur bistable comportant une double triode 41a, 41b, à couplage par les cathodes   41c,    qui constitue un circuit conformateur transformant les signaux quasi rectangulaires il en signaux parfaitement rectangulaires kl, de même fréquence, disponibles sur sa sortie 42 ;
 -un circuit de différentiation 43 donnant des paires d'impulsions positive et négative ;
 -un sélecteur d'impulsions négatives comportant une diode 44, qui laisse passer vers la masse les impulsions positives, et une diode 45, qui n'est traversée que par les impulsions négatives et débite des impulsions négatives m à la   fréquence fl (ou 2) ;

     
   -un    multivibrateur bistable à double triode 46 à couplage par résistances 47 (avec un condensateur 48 en parallèle pour accélérer le basculement), dé  clenché    par les impulsions négatives m appliquées aux deux anodes 49 des moitiés 49a et   49b    et débitant sur ses sorties 50a et 50b des créneaux positifs et négatifs na et nb complémentaires dont la durée est égale   à ou ce    multivibrateur ayant, entre au
 fi tres, pour effet de rattraper les dissymétries qui ont pu être engendrées par la bascule de Schmidt ;

  
 -un amplificateur double constitué par une double triode 51 recevant sur ses grilles 52a,   52b    les créneaux na, nb et débitant sur ses anodes 53a,   53b    des signaux rectangulaires da ou db d'amplitude suffisante (de l'ordre de 120 volts) pour actionner les interrupteurs électroniques de l'étage 5 suivant, qui transforment ces signaux rectangulaires disponibles sur les bornes 54a, 54b en dents de scie.



   Quant à l'unité 5, elle peut être constituée, pour chaque moitié, comme représenté sur la fig. 5, et comprendre, pour chacun des signaux da, db (référencés   dl    sur la fig. 1, tandis que les signaux correspondants pour l'autre moitié sont référencés   d)    :
 -un condensateur   55a,      55b    apte à être chargé, à partir de l'alimentation haute tension stabilisée +
HT (que l'on retrouve d'ailleurs sur les fig. 2, 3 et 4), à travers une résistance fixe 56a,   56b    et un ensemble parallèle d'une résistance fixe 57 et   d'une    résistance ajustable 58 ;
 -une entrée 59a, 59b connectée directement à la sortie 54a, 54b de l'étage précédent pour recevoir da, db ;

  
 -une pentode 60a,   60b    recevant sur sa grille de commande   61aJ 61", à    partir de l'entrée 59a, 59b (et ceci à travers la diode 62a, 62b), les échelons négatifs da, db qui la bloquent au-dessous du cutoff (tension de déblocage).



   De ce fait les pentodes 60a, 60b sont alternativement bloquées et débloquées, l'une étant bloquée pendant que l'autre est débloquée. Pendant que la pentode 60a est bloquée, le condensateur 55a se charge, en fonction du temps t, suivant la loi V =   Vo      (1 e-tlcri), avec   
V = tension aux bornes du condensateur   55a,   
Vo = haute tension stabilisée,
C = capacité du condensateur 55a,
R = résistance du réseau 56a, 57, 58.



   A la fin de l'échelon négatif de tension da appliqué sur la grille de commande   61a,    la pentode 60a devient conductrice et le condensateur 55a se décharge à travers cette pentode. Si la durée tq   = 1/@       A    de l'échelon de tension da est petite devant la constante de temps CR, la charge du condensateur 55a est sensiblement linéaire et on obtient en 63a des dents de scie eu sensiblement triangulaires, dont   l'am-    plitude maximum est sensiblement proportionnelle à   tl,    donc   à-.    De même, on obtient en   63b    des dents    A    de scie eb sensiblement triangulaires,

   d'amplitude maximum proportionnelle à   tl    et décalées de   t3       7i    par rapport aux dents de scie   ea.   



   Les dents de scie   ea    et   et,    sont détectées et mélangées dans un circuit   OU        constitué par deux diodes   64a    et   64b    au silicium, associées à un condensateur   64c    de 1   RF    et on obtient une tension en dents de scie el dont l'amplitude maximum est sensiblement proportionnelle à   tri-,    une résistance varia
 fi ble 65 (qui forme potentiomètre) permettant d'ajuster le niveau de cette amplitude disponible en   661.   



   L'équilibrage des pentodes 60a et   60b    est assuré au moyen   d'une    lampe à lueur 60 et d'un pont de résistances 60c, connectés entre la haute tension, la masse et les grilles-écrans   61c.   



   Une seconde chaîne (comportant des unités analogues à celles illustrées sur les fig. 3, 4, 5) débite, sur une sortie   66S,    des dents de scie es dont   l'am-       plitude maximum est proportionnelle à t2
 2   
 En appelant   El    et En les amplitudes maximales de ea et eb respectivement et K1 et K2 edes constantes   poistives, on a E1 = K1/@ et E2 = K2/@. En dérivant et
 fi fus    en appelant   dEl, dE  , dfl, df2    les variations élé mentaires de E1, E2, f1, f2 respecrtivement, on a d E1 = -K1/df1 et d E2 = -K2/df2.

   On voit done    9 2    que les variations d'amplitude des signaux el et e2 sont proportionnelles (le coefficient de proportionnalité étant négatif) aux variations des fréquences de battement fl et   f,,    respectivement, dans un petit domaine, c'est-à-dire lorsque   df,    et   /g    sont faibles.



   La comparaison des dents de scie el et e2 est effectuée dans le comparateur 6, qui peut être, par exemple, du type à chaînes de résistances étalonnées illustré sur la fig. 6, et dont les deux entrées   671    et   672    sont connectées respectivement aux sorties   66    et   662    des deux étages de formation des triangles   ej    et   e2.    Bien entendu, si les amplitudes de   e1    et   e2    sont égales,   F2-F=F-F1, c'est-à-dire F= 2 Ft   
 2
Dans le cas contraire, les chaînes de résistances 681,   69"70"d'une    part, et   68,      69¯,,      702,    d'autre part,

   étalonnées et à haute stabilité, permettent de repérer la valeur de F dans l'intervalle   F.,-Fl.   



   Les chaînes de résistances   681,      69"682, 692,    (connectées respectivement à   671,    à la masse 83, à   670    et à la masse 83) comprennent dix résistances identiques entre elles, de par exemple 1000 ohms ;

   un commutateur à curseurs 731, 741, d'une part, et   73    et   742    d'autre part, sélectionne deux plots parmi deux jeux de onze plots 711,   721    correspondants sur les chaînes   68t,    691, d'une part, et deux plots parmi deux jeux de onze plots   71,      72g    correspondants sur les chaînes   68.,      69.,    d'autre part, en amenant en face de ces plots les curseurs   73}, 74}, 73g, 74g    montés coulissants sur les barres   751,      761,      75  ., 762    (ces curseurs sont illustrés dans leur position neutre).



     D'une    manière analogue, les chaînes de   résista-    ces   701,      70g    (disposées entre les bornes   751    et   761    ou   75g    et   762)    comprennent chacune dix résistances identiques entre elles et ayant une valeur égale au 1/10e de celle des résistances 68, 69 (par exemple une valeur de 100 ohms) ;

   des curseurs 771,   772    (également représentés en position neutre) permettent de choisir l'un des onze plots   781,      782    par coulissement de ces curseurs sur des barres   791,      792.    Le déplacement des curseurs 73, 74, d'une part, et 77, d'autre part, à partir de leur position neutre, permet de réduire, dans des rapports déterminés, l'écart entre les amplitudes de el et   eg    si cet écart n'est pas nul.



   Grâce à ces chaînes de résistances et à ces curseurs, la différence de potentiel entre les points   801    et   80,    sur les barres   791    et   792    est une fraction déterminée de la différence de potentiel entre   67,    et 672.



  Dans la position de zéro représentée sur le dessin, le rapport n'est pas modifié, (il est égal à 1), mais chaque déplacement des curseurs 73, 74 d'un plot 71, 72 correspond à une variation déterminée de la   fré-    quence qui peut être établie pour correspondre par exemple à 100 gammas, ce qui donne 1000 gammas pour l'échelle complète, c'est-à-dire pour toute la largeur de la bande   F2-Fl.    De même, les deux chaînes de résistances 70 permettent un étalonnage direct de 10 en 10 gammas.

   Ceci est possible du fait de la proportionnalité entre les variations de l'amplitude de   et,    respectivement   e2,    et les variations de la   fré-    quence   fl,    respectivement f2, cette proportionnalité résultant de la dérivabilité de cette amplitude exprimée en fonction de la fréquence dont elle dépend.



   Enfin, un enregistreur 81, du type galvanomètre différentiel à deux entrées   821    et 82, permet de terminer la lecture à 1 gamma près dans la bande de 10 gammas sélectionnée par les chaînes de résistances 68, 69, 70.



   Le fréquencemètre décrit permet de déterminer, très rapidement et avec une grande précision, la   fré-    quence des oscillations d'un oscillateur, en particulier d'un oscillateur-maser à résonance magnétique.



   Sa précision est constante, aussi bien dans toute la bande des fréquences mesurables que dans le temps.



   Avec un tel fréquencemètre on peut déterminer très rapidement la fréquence des oscillations dans une large bande de fréquences.



   Dans le cas de la mesure des oscillations d'un oscillateur-maser à résonance magnétique destiné à mesurer l'intensité d'un champ magnétique (en particulier du champ magnétique terrestre), il permet de réaliser rapidement l'enregistrement des fréquences d'oscillations, en tant qu'intensités du champ magnétique directement affichables en gammas.



   Il permet de déterminer la fréquence d'oscillations voisine de 2 kHz avec un temps de réponse de l'ordre de 0, 1 seconde, ce qui autorise l'enregistrement pratiquement instantané des variations de   fré-    quence et, par conséquent, de l'intensité du champ magnétique dans le cas d'un oscillateur-maser adapté à la mesure de ce champ.


Claims (1)

  1. REVENDICATION 1 Dispositif pour mesurer la fréquence des oscillations d'un oscillateur, notamment d'un oscillateurmaser à résonance magnétique, caractérisé par le fait qu'il comprend une unité (2) apte à engendrer deux oscillations (bl, b2) de fréquences stables et bien déterminées, à savoir une fréquence inférieure, Fl, et une fréquence supérieure, F2, encadrant la fréquence F des oscillations (a) à mesurer, un double mélan- geur (3) pour les fréquences F1 et F, d'une part, et F2 et F, d'autre part, avec des moyens sélecteurs ne transmettant, dans la sortie du double mélangeur, que les oscillations de battement (cl, c2)
    de fréquence fl = F-F1, d'une part, et f2 = F2-F, d'autre part, des moyens (4) pour engendrer des signaux (el, e2) dont l'amplitude présente des variations au moins sensiblement proportionnelles aux variations de chacune des fréquences de battement fi, f2, et des moyens (6) pour mesurer la différence entre ces deux signaux (el, e2).
    SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif selon la revendication I, caractérisé par le fait que ladite unité (2) est constituée par un maître-oscillateur (11) à quartz engendrant des oscillations sinusoïdales (g) de fréquence stable, par des moyens (12, 13) pour engendrer, à partir de ces oscillations ( < ,), des signaux en dents de scie (lD de fréquence stable Fo, et par des moyens (14, 17) pour déduire, desdits signaux en dents de scie, deux harmoniques de fréquence Fi = n1F0 et F2 = n2FO de différence constante.
    2. Dispositif selon la sous-revendication 1, carac térisé par le fait que lesdits moyens pour déduire les deux harmoniques Fi et Fg sont constitués par deux séries de circuits (14) accordés sur des harmoniques successifs de Fo et par des moyens (17) pour commuter, sur la sortie des moyens engendrant les dents de scie, deux circuits accordés correspondant à des harmoniques dont les rangs diffèrent d'une valeur constante.
    3. Dispositif selon la revendication I, caractérisé par le fait que lesdits moyens (4) pour engendrer des signaux dont l'amplitude présente des variations au moins sensiblement proportionnelles aux variations de chacune des fréquences de battement fl, f. comprennent :
    des moyens (4) pour engendrer, à partir des oscillations de battement (cl, c2) de fréquences fl, fan deux trains de signaux (dl, d,) présentant, à chaque instant, l'un une première, l'autre une deuxième valeur de signal constante, ces valeurs étant échan- gées à chaque demi-période de battement, des moyens (5) pour engendrer, à partir de chacun de ces trains de signaux (dl, un signal (e, l, et,) en dents de scie croissant et à pente constante, ceci lorsque le signal du train correspondant présente ladite première valeur, et constant le reste du temps, et des moyens (64a, 64b) pour mélanger ces deux signaux en dents de scie en donnant, pour chacun de ces trains de signaux,
    un signal (el, e2) dont l'amplitude présente des variations sensiblement proportionnelles aux variations de la fréquence de battement (fI, 2).
    4. Dispositif selon la revendication I, caractérisé par le fait que lesdits moyens (6) pour mesurer la dif férence des deux signaux (el, e2) dont l'amplitude présente des variations sensiblement proportionnelles aux variations de chacune des fréquences f ;, fa2 sont constitués par deux séries de chaînes de résistances étalonnées (681, 691, 701 ;
    682, 69.,, 70,), à haute stabilité, permettant de réduire, dans un rapport déterminé, l'écart entre les fréquences f1 et f2 des oscillations de battement, et par un enregistreur (81) de l'écart réduit, avantageusement du type galvanomètre différentiel, dans lequel est mesurée la différence réduite entre ft et 2- REVENDICATION II Utilisation du dispositif selon la revendication 1 et la sous-revendication 4, avec un oscillateur-maser à résonance magnétique, pour mesurer un champ magnétique, caractérisée par le fait que lesdites chaînes de résistances (681, 691, 70i ;
    68, 69g, 7 (L) et ledit enregistreur (81) sont calibrés directement en unités d'intensité de champ magnétique, par exemple en gammas.
CH705662A 1961-07-12 1962-06-13 Dispositif pour mesurer la fréquence des oscillations d'un oscillateur, notamment d'un oscillateur-maser à résonance magnétique CH410176A (fr)

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