DD273129A1 - METHOD FOR CONTROLLING THE AUTODYN OSCILLATOR IN A CORE MAGNETOMETER - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf die Absolutwertmessung der magnetischen Induktion von grossen homogenen Magnetfeldern mittels Kernresonanzeffekt. Ziel der Erfindung ist es, bei Kernmagnetometern eine sehr gute Reproduzierbarkeit und gleichzeitig hohe Such- und Folgegeschwindigkeiten zu erreichen. Erfindungsgemaess wird bei einem Verfahren, bei dem die Frequenz eines Autodyn-Oszillators gesweept wird, der Sweep beim erstmaligen Erreichen eines Kernresonanzsignals gestoppt, mit Erreichen der aktiven Flanke eines Taktimpulses in der vorherigen Richtung fortgesetzt und nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne kommutiert. Bei erneutem Erreichen des Resonanzniveaus wird der Sweep wiederum gestoppt und bei Erreichen der aktiven Flanke eines weiteren Taktimpulses in negativer Richtung fortgesetzt. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne wird er erneut kommutiert und der beschriebene Verfahrensablauf beginnt von vorn. Fig. 5The invention relates to the absolute value measurement of the magnetic induction of large homogeneous magnetic fields by means of nuclear magnetic resonance effect. The aim of the invention is to achieve a very good reproducibility and simultaneously high search and follow-up speeds in nuclear magnetometers. According to the invention, in a method in which the frequency of an autodyne oscillator is swept, the sweep is stopped upon first reaching a nuclear magnetic resonance signal, continued upon reaching the active edge of a clock pulse in the previous direction, and commuted after a predetermined period of time. When the resonance level is reached again, the sweep is again stopped and continued when the active edge of another clock pulse in the negative direction is reached. After a predetermined period of time, it is commutated again and the procedure described begins again. Fig. 5
Description
geeigneten Frequenzgang im NF-Verstärker nicht vollständig unterdrückt werden können. Es ist daher notwendig, diese Pseudosignale vollständig unwirksam zu machen. Das geschieht durch eine an sich bekannte elektronische Austastung während einos definierten Zeitraumes, der nach jedem detektieren Resonanzdurchgang beginnt und mit dem Ablauf einer im Kommutierungspunkt beginnenden Zeitspanne endetsuitable frequency response in the LF amplifier can not be completely suppressed. It is therefore necessary to render these pseudo signals completely ineffective. This is done by a per se known electronic blanking during einos defined period of time, which begins after each detected resonance passage and ends with the expiration of a beginning in the commutation period
Reproduzierbarkeit der Induktionswertmessung mit schnellen Magnetometern entscheidend erhöht wird. Reproducibility of induction value measurement with fast magnetometers is significantly increased.
Geschwindigkeit ändertSpeed changes
Fig. β: eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Blockschaltbild. Fig. Β: an arrangement for carrying out the method according to the invention as a block diagram.
Die in den Figuren 1-3 dargestellten Spannungsverläufe und der dazugehörige Takt stellen den häufigsten Fc1I dar, nämlich die Benutzung von Protononsignalen. In Fig. 1 ist der Verlauf der Steuerspannung des Autodyn-Oszillators über der Zeit dargestellt, wobei sich der wirkliche Frequenzverlauf durch leichte Filterung mit Tiefpaßcharakter ableiten läßt. Die Periodendauer der Taktfrequenz Ttakt beträgt 4,7 ms. Die Meßzeit Ttor ist 50 · Ttakt = 235ms. Der Verlauf der Steuerspannung deutet auf einen Hystereseeffekt hin. Das rührt daher, daß Kernresonanzen auf zwei unterschiedlichen Spannungs- bzw. FrequAnsVyaaus gefunden werden, je nach dem, mit welchem Vorzeichen der Sweep ausgeführt wird. Diese Hysteresso hat zwei Ursachen. Einerseits ist das Signal des schnellen Durchganges zeitlich verschoben und andererseits muli vor den Kapazitätsdioden, die die Frequenz variieren, ein Zeitkonstantenglied eingefügt werden, das die plötzlichen Änderungen im Steuerspannungsverlauf etwas verrundet, so daß die entstehenden Störsignale nicht zu groß werden. Der sich im Beispiel ergebende Wert Bhyst beträgt 0 4mT bei einer Durchgangsgeschwindigkeit b = 0,3T/s. Die notwendige Unterdrückungszelt Tdisable ist mit 1,5ms ermittelt worden. Berechnet man die Grenzen für die mögliche Induktionsänderungsgeschwindigkeit a, der eine erfindungsgemäße Steuerung nachfolgen kann, so erhält man zwei begrenzende Gleichungen, deren Verlauf in Fig.4 über der Sweepzeit Tsweep dargestellt ist. Die erste Bedingung folgt aus der Berücksichtigung von Tdisable zuThe voltage waveforms shown in Figures 1-3 and the associated clock represent the most common Fc 1 I, namely the use of protonon signals. In Fig. 1, the course of the control voltage of the autodyne oscillator is shown over time, wherein the actual frequency response can be derived by light filtering with low-pass character. The period of the clock frequency Ttakt is 4.7 ms. The measuring time Ttor is 50 · Ttakt = 235ms. The course of the control voltage indicates a hysteresis effect. This is because nuclear resonances are found on two different voltage and frequency, respectively, according to the sign of the sweep. This hysteresis has two causes. On the one hand, the signal of the fast passage is shifted in time and on the other hand before the capacitance diodes which vary the frequency, a time constant term is inserted which rounds the sudden changes in the control voltage curve slightly so that the resulting interference signals do not become too large. The value Bhyst resulting in the example is 0 4mT at a transit speed b = 0.3T / s. The necessary suppression tent Tdisable has been determined with 1.5ms. Calculating the limits for the possible induction rate of change a, which can follow a control according to the invention, one obtains two limiting equations, the course of which is shown in FIG. 4 above the sweep time Tsweep. The first condition follows from the consideration of Tdisable
_ b(Tsweep - Tdisable) + Bhyst ... b (Tsweep - Tdisable) + Bhyst ...
Die zweite Bedingung folgt aus der Tatsache, daß für eine mcximale Induktionsänderungsgeschwindigkeit a In jeder zweiten Periode die Zeit für den Null-Sweep verschwindet, d.h. daß sofort nach erreichtem Kernresonanzniveau weitergesweept wird.The second condition follows from the fact that for a maximum induction rate of change a in every other period, the time for the zero sweep disappears, i. that immediately after reaching the nuclear magnetic resonance level is weiteresesept.
? Τ·Η·»...Μ.·ρ Γ<ί.ν-..Ι.? Τ · Η · »... Μ. · Ρ Γ <ί.ν - .. Ι.
Induktionsänderungsgeschwindigkeiten a mit Bhyst und Tdisable als Parameter. Die Realisierung eines bestimmten Wertes a unterhalb des Maximalwertes ist grundsätzlich durch ein Werteintervall für die Sweepzeit Tsweep möglich. Allerdings bietet der kleinste Wert den Vorteil, einen geringeren Modulationshub zu erzeugen, was sich vorteilhaft auf die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Frequenzmessung auswirkt. In dem vorgestellten Beispiel wurde die Sweepzeit Tsweep = 0,76ms gewählt, damit a den Maximalwert von 75 m TVs erreicht.Induction change rates a with bhyst and tdisable as parameters. The realization of a certain value a below the maximum value is basically possible by a value interval for the sweep time Tsweep. However, the smallest value has the advantage of producing a smaller modulation stroke, which has an advantageous effect on the accuracy and reproducibility of the frequency measurement. In the example presented, the sweep time Tsweep = 0.76ms has been chosen so that a reaches the maximum value of 75 m TVs.
In Fig. 5 wird der Verlauf der Steuerspannung über der Zeit dargestellt, wenn a < a max ist, d. h. wenn sich die Induktion eines Magnetfeldes mit unterkritischer Geschwindigkeit ändert. Sichtbar ist, daß sich für die vorgestellte Art der Steuerung des Autodyngenerators die Form der modulierenden Spannung in Abhängigkeit vom Zeitverhalten der Induktion ändert. Im Blockschaltbild der Fig. β sind die wesentlichen Baugruppen dargestellt, die für die Darlegung des Prinzips erforderlich sind. Ein Integrator 1 liefert eine Steuerspannung Usteuer zur Durchstimmung des Autodyn-Oszillatcrs 2. Dabei wird mit Hilfe eines Analog-Multiplexers 3 entschieden, ob er eine im Betrag gleiche positive oder negative Eingangsspannung Uint aufintegriert. Dadurch ist es möglich neben positivem und negativem Sweep auch Null-Sweep zu erzeugen. Uint ist eine aus der Verknüpfung eines ADU 4, ROM 5 und DAU 6 gewonnene* Spannung, die jedem Wert von Usteuer zugeordnet wird. Der ROM enthält einen zur Steuerkennlinie des Autodyn-Ozillators 2 inversen Verlauf von Werten. Die aktuelle Spannung Uint wird dadurch ständig so nachgestellt, daß sich trotz nichtlinearer S'euerkennlinie immer d'e gleiche Durchgangsgeschwindigkeit b ergibt. Die Ansteuerung des Anaiog-Multiplexers 3 erfolgt durch die Speicherzellen 7,8 für negativen und positiven Sweep. Bei aktivem Sweep kann ein Kernresonanzsignal auftreten, in dessen E;gebnis am Ausgang einer Kette aus einem Detektor 9, NF-Verstärker 10, Signaltrigger 11 und Impulsformer 12 ein Impuls durch ein erstes Tor 13 geleitet wird, der eine Rücksetzung der Sweep· Speicherzellen 7,8 und damit Null-Sweep bewirkt. Gleichzeitig löst er einen ersten monostabilen Multivibrator 14 au«, der 'ein zweites Tor 15 während seiner Kippzeit Tout lock öffnet. Die nächste aktive Flanke des Taktgeneratorsignals kann somit das zweite Tor 1S passieren und aktiviert über ein drittes Tor 16 eine der Speicherzellen 7,8 in Abhängigkeit davon, welche Stellung eine Speicherzeile 17 für die Sweeprichtung eingenommen hatte. Gleichzeitig wird der erste monostabile Multivibrator 14In Fig. 5, the curve of the control voltage over time is shown when a <a max, d. H. when the induction of a magnetic field changes with subcritical velocity. It can be seen that the shape of the modulating voltage changes depending on the timing of the induction for the presented type of control of the autodyne generator. In the block diagram of Fig. Β, the essential components are shown, which are required for the presentation of the principle. An integrator 1 supplies a control voltage U control for tuning the autodyne oscillator 2. In this case, it is decided with the aid of an analog multiplexer 3 whether it integrates a magnitude equal positive or negative input voltage Uint. This makes it possible to generate zero sweep in addition to positive and negative sweep. Uint is a voltage derived from the concatenation of an ADU 4, ROM 5 and DAU 6, which is assigned to each value of U-control. The ROM contains a value inverse of the control characteristic of the autodyne oscillator 2. The current voltage Uint is thus constantly readjusted in such a way that, in spite of the non-linear characteristic curve, the same throughput speed b always results. The drive of the analogue multiplexer 3 is effected by the memory cells 7, 8 for negative and positive sweeps. When the sweep is active, a nuclear magnetic resonance signal may occur, the result of which at the output of a chain comprising a detector 9, LF amplifier 10, signal trigger 11 and pulse shaper 12 is passed through a first port 13 which resets the sweep memory cells 7 , 8 and thus causes zero sweep. At the same time, it triggers a first monostable multivibrator 14, which opens a second gate 15 during its tilting time Tout lock. The next active edge of the clock generator signal can thus pass through the second port 1S and activates, via a third port 16, one of the memory cells 7, 8, depending on which position a memory line 17 had assumed for the sweeping direction. At the same time, the first monostable multivibrator 14
angestoßen, der während seiner Kippzeit Tsweep das erste Tor 13 für weitere Impulse sperrt. Mit der Beendigung von Taweep werden drei EreiQ.iisse ausgelöst: ein zweiver monostabiler Multivibrator 18 kippt und sperrt /Or Tdisa'ole Ober das erst« Tor 13 weitere Impulse. Die Speicherzelle 17 für die Sweeprichtung wird negiert gesetzt und ein vif / ter monostabiler Multivibrator gekippt. Nach Ablauf oinur kurzen Zeitspanne., die für das sichere Setzen der Speicherzelle' Ί für die '.Sweeprichtung benötigt wird, gelangt ein Signal Ober das dritte Tor 16 an eine der Sweep-Spsicherzellen 7,8, so deft der Sweep in entgegengesetzter Richtung weitergeführt wird. Wird innerhalb de: mit einem dritten monostabilen Multivibrator 19 vorgegebenen Kippzeit Tout iock kein erneuter Kernresonanzdurchgang registriert, wird das zweite Tor 15 wieder geschlossen und der Takt gesperrt, wodurch der momentane Zustand des Sweeps weiter beibehalten wird. Aus dem Taktsignal wird mit einom geeigneten Teiler 20 die Meßzeit Ttor für einen angeschlossenen Zähler 21 abgeleitet, die Kernresonanzfrequenz und damit den gesuchten Wert dor magnetischen Induktion ermittelt.during his tipping time Tsweep blocks the first gate 13 for further impulses. With the termination of Taweep three events are triggered: a two-monostable multivibrator 18 tilts and locks / Or Tdisa'ole above the first «gate 13 further pulses. The memory cell 17 for the sweeping direction is set negated and a wide monostable multivibrator is tilted. After expiration oinur short period of time., Which is required for the safe setting of the memory cell ' Ί for the' .Sweeprichtung, passes a signal Ober the third gate 16 to one of the Sweep-Spicherzellen 7,8, so deft the sweep continues in the opposite direction becomes. If no renewed nuclear magnetic resonance passage is registered within the tipping time Tout iock given by a third monostable multivibrator 19, the second gate 15 is closed again and the clock is locked, as a result of which the instantaneous state of the sweep is maintained. From the clock signal with a suitable divider 20, the measuring time Ttor derived for a connected counter 21, the nuclear magnetic resonance frequency and thus determines the desired value dor magnetic induction.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD31692888A DD273129A1 (en) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | METHOD FOR CONTROLLING THE AUTODYN OSCILLATOR IN A CORE MAGNETOMETER |
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DD31692888A DD273129A1 (en) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | METHOD FOR CONTROLLING THE AUTODYN OSCILLATOR IN A CORE MAGNETOMETER |
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DD273129A1 true DD273129A1 (en) | 1989-11-01 |
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DD31692888A DD273129A1 (en) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | METHOD FOR CONTROLLING THE AUTODYN OSCILLATOR IN A CORE MAGNETOMETER |
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DD (1) | DD273129A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2663751A1 (en) * | 1990-06-25 | 1991-12-27 | Commissariat Energie Atomique | DIRECTIONAL MAGNETOMETER WITH RESONANCE. |
-
1988
- 1988-06-20 DD DD31692888A patent/DD273129A1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2663751A1 (en) * | 1990-06-25 | 1991-12-27 | Commissariat Energie Atomique | DIRECTIONAL MAGNETOMETER WITH RESONANCE. |
EP0463919A1 (en) * | 1990-06-25 | 1992-01-02 | Commissariat A L'energie Atomique | Directional resonance magnetometer |
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