SU1213446A1 - Устройство дл измерени магнитного пол - Google Patents

Abstract

Изобретение Относитс  к области магнитных измерений и может быть использовано при измерени х магнитного пол  Земли и его вариаций. Цель изобретени  - повьшение чувствительности . Стекл нный баллон с вибро- гас щей прокладкой 2, пьезопреобразователем 3 с магнитоупор доченной пластинкой 4,. с катушкой 5, соединенной с генератором 6 высокой частоты , образует датчик. Датчик соединен с усилителем 7, амплитудным 8 и синхронными 9 детекторами и регистрирующим прибором 10. В пластинке 4 создают линейно-осциллирующее модулированное по амплитуде поле накачки. Измен   величину амплитуды пол  накачки и коэффициент модул ции,добиваютс  магнитооптического резонанса в пластине. С помощью пьезопреобра- зова:тел  и по частоте пол  накачки, соответствующей зарегистрированному максимуму резонанса, суд т о величине индукции магнитного пол . Устройство может работать в двух ре- , жимах: в режиме магнитометра и вариометра . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л 00 ijib 4 о: Фиг. 2

Description

Изобретение относитс  к области магнитных измерений и может быть использовано при измерени х магнит него пол  Земли и его вариаций, градиента магнитного пол , в системах ориентации по вектору магнитного пол  Земли ив компараторах магнитного пол .

Известен квантовый магнитометр, в котором резонансное оптическое излучение получаетс - путем возбуждени  излучени  атомов того же элемента , который используетс  в качестве рабочего вещества.

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности за счет уменьшени  потребл емой мощности и отсутстви  необходимости температурной стабилизации датчика.

На фиг.1 представлены записанные на самописце спектры магнитоакус- тического резонанса при значени х

Тл (а) ,

- Тл (8) и 0,55 10- Тл

магнитного пол  0,28 0,41 10 (Ь) соответственно, при поле накачки , равном 0,45 на фиг.2 - блок-схема устройства.

Способ осуществл етс  следующим образом. -В материале с упор доченной магнитной структурой - ферромагнитной пластине (аморфный сплав В,2 создают линейно-осциллирующее модулированное по амплитуде поле накачки . Измен   величину амплитуды пол  накачки и коэффициент модул ции, добиваютс  магнитоакустического резонанса в ферромагнитной пластине, регистрируют его. максимум с помощью пьезопреобразовател  и по частоте пол  накачки, соответствующей максимуму резонанса, суд т о величине индукции магнитного пол .

Способ основан на волновых  влени х , имеющих резонансный характер зависимости частоты от величины магнитного пол . Ее можно записать следующим образом: Wp К Н,, где Qp - резонансна  частота, К - коэффициент пропорциональности, Н ,cp - напр женность эффективного магнитного пол , причем Н эср  вл етс  функцией измер емого магнитного пол , внутреннего пол  ферромагнитного рабочего вещества и пол  накачки. Дл  каждого рабочего образца при фиксированном значении пол  накачки можно сн ть экспериментально и представить в виде таблицы или графика соотношени  между значением составл ющей вектора индукции магнитного пол  и резонансной частотой, соответствующей этой составл ющей.

Способ реализуетс  на ферромагнитном материале с упор доченной магнитной структурой. Преимзгщественное направление создаетс  анизотропией

ферромагнетика и направлением возбуждени , причем направление возбуждени  совпадает с преимущественным направлением ферромагнетика и определ ет ось измерени  составл ющей

вектора индукции магнитного пол .

Разрешение линий спектра (фиг.1) закономерно зависит от значени  по- сто нного магнитного пол . С увели - чением посто нного пол  линии разбегаютс  от центральной частоты, равной 419,54 кГц. Линии дополнительно расщеплены и рассто ние между вершинами одной расщепленной линии составл ет пор дка 1 кГц. При сн тии спектра до бротность посто нного магнитного пол  (отношение значени  пол  , к его градиенту) составл ет около 6000. Экспериментальные исследова- , ни  показали, что в поле Земли наблюдаютс  разрешенные спектры с

центральными частотами в районе 200, 220, 280, 420, 980 кГц. Ширина .ч НИИ на полувысоте составл ет при этом на частоте 200 кГц 40 Гц, а на частоте 980 кГц - 200 Гц.

I

Устройство дл  измерени  магнитного пол  содержит (фиг.2) магнито- чувствительный элемент (датчик), .содержащий стекл нный баллон 1 со впа нны-; ми электрическими проводниками,в кото- ; рой помещены виброгас ща  прокладка 2, пьезопреобразователь 3 с прикрепленной к нему магнитоупор доченной пластинкой 4, причем пьезопреобразователь соединен с вьшодами в стекл н- ном баллоне. На баллон намотана катушка 5, котора  подключена к выходу перестраиваемого генератора 6 высо- кой частоты. Выход датчика последовательно соединен с усилителем 7 амплитудным детектором 8, синхронным детектором 9 и регистрирующим прибором 10. Генератор 11 модул ции одним выходом подсоединен к генератору 6 вы-(

сокой частоты, а другими - к синхрон ному детектору 9.

Устройство работает следующим образом .

31

На катушку 5 датчика подаетс  переменное промодулированное по амплитуде напр жение частотой СОр , которое создает в катушке линейно-осцил- .лнрующее поле накачки и поле модул ции . В пластине 2, направленной вдоль составл ющей вектора измер емого магнитного пол , возникает магнитоакустический резонанс, кото- рьш регистрируетс  пьезопреобразо- вателем 3 и усиливаетс  усилителем детектируетс  амплитудным детектором 8 и подаетс  на синхронньй детектор 9. В качестве регистратора может быть использован стрелочный прибор. Так как датчик имеет высокую добротность , то дл  возбуждени  магни- тоакустического резонанса требуетс  малое поле накачки (около 200 нТл). При увеличении пол  накачки и коэффициента модул ции до некоторого значени  датчик начинает самоосциллировать на резонансных частотах. В этом случае пьезопреобразователь играет не только роль преобразовател  упругих волн в электрический сигнал, но  вл етс  еще и активным зеркалом, поддерживающим магнито- упругие колебани  по фазе и амплитуде .

Устройство может работать в двух режимах: в режиме магнитометра и в режиме вариометра. В режиме магнитометра измер емое поле соответствует частоте магнитракустичес- кого резонанса. При измерении вариаций магнитного пол  генератор пол  накачки настраиваетс  на максимум резонансной линии, а регистрируютс  изменени  амплитуды сигнала. При такой методике экспериментально полученна  чувствительность в режиме вариометра в поле Земли составл ет пор дка 1 мкВ/нТл при отношении сигнала к шуму, равном 10.

Устройство дл  измерени  магнитного пол  дополнительно содержит изолирующую виброгас щую прокладку, помещенную в вакуумированный стекл н ньй баллон с впа нными электрическими вьшодами, причем пьезопреобразователь с полосой из магнитоупор дочен- ного материала закреплен на изолирующей виброгас щей прокладке, а пье4464

зопреобразователь соединен с впа нными электрическими вьшодами баллона . Заключение магниточувствитель- ного элемента в вакуумированный баллон и его расположение на виброгас щей прокладке позвол ет снизить уровень акустических шумов, что уменьшит порог чувствительности, повысит стабильность и долговечность, так

0 как исключаютс  такие факторы, как коррози  ферромагнетика и конденсаци  влаги при изменени х температуры .

Claims (2)

1.Устройство дл  измерени  магнитного пол ,содержащее магниточувст- . вительный элемент, катушку, усили0 тель и регистрирующий прибор, о т- . личающеес  тем,что,с целью повьшени  чувствительности, оно дополнительно содержит амплитудный и синхронньй детекторы, генератор высо5 кой частоты и генератор модул ции, а магниточувствительньй элемент выполнен из полоски с магнитоупор до- ченной магнитной структурой, механически соединенной с пьезопреобразоваQ телем и расположенной внутри вакууми- рованного баллона и катушки, при этом катушка подключена к выходу перестраиваемого ге нератора высокой частоты, пьезопреобразователь последовательно соединен с усилителем, .амплитудным детектором, синхронным детектором и- регистратором, а генератор модул ции одним выходом подключен к генератору высокой .частоты, а другим выходом - к второму входу синхронного детектора.

2.Устройство дл  измерени  магнитного пол  по п. 1,отлича ю- щ е е с   тем, что магниточувстви- тельный элемент дополнительно содержит изолирующую виброгас щую прокладку, . закрепленную в вакуумированном баллоне с впа нными электрическими выводами , причем пьезопреобразователь с полоской из магнитоупор доченной магнитной структуры закреплен на изолирующей виброгас щей прокладке и соединен с электрическими вьшодами баллона .

5

0

2.ВкГи

20 кГц

Составитель А;Гуськов Редактор Т.Кугрышева Техред М.Пароцай

779/56 . Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Филиал ШШ Патент, г.Ужгород, ул.Проектна ,4 .

Фиг. 1

Корректор О .Лугова