SU1281010A1 - Superconductor fluxmeter - Google Patents

Superconductor fluxmeter Download PDF

Info

Publication number
SU1281010A1
SU1281010A1 SU853890582A SU3890582A SU1281010A1 SU 1281010 A1 SU1281010 A1 SU 1281010A1 SU 853890582 A SU853890582 A SU 853890582A SU 3890582 A SU3890582 A SU 3890582A SU 1281010 A1 SU1281010 A1 SU 1281010A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
resistor
feedback
coil
input
Prior art date
Application number
SU853890582A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
П.А. Бахтин
В.Н. Дорошенко
В.В. Масалов
А.А. Тункин
Original Assignee
Предприятие П/Я А-7904
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я А-7904 filed Critical Предприятие П/Я А-7904
Priority to SU853890582A priority Critical patent/SU1281010A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1281010A1 publication Critical patent/SU1281010A1/en

Links

Landscapes

  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

СВЕРХПРОВОДНИКОВЫЙ ФЛЮКСМЕТР, содержащий источник тока смещени , усилитель переменного тока, синхронный детектор, интегратор, резистор обратной св зи, разделительный конденсатор , катушку обратной св зи, генератор , двухконтактный сверхпровод щий квантовьш интерферометр, подключенный к входу усилител  переменного тока, выход которого соединен с первым входом синхронного детектора, выход которого последовательно соединен с интегратором и первым выводом резистора обратной св зи, второй вывод которого соединен с катушкой обратной св зи и через разделительный конденсатор - с выходом генератора и вторым входом синхронного детектора, о т - личающийс  тем, что, с целью увеличени  чувствительности, в него дополнительно введены переменный резистор, посто нный резистор и компенсационна  катушка, котора  индуктивно св зана с Двухконтактным сверхпровод щим квантовым интерферометром и электрически соединена с первым ш крайним вьшодом переменного резисто (Л ра, второй крайний вьшод которого соединен с катушкой обратной св зи, а средний вьшод соединен с источником тока смещени  и через посто нный резистор соединен с двухконтактным сверхпровод щим квантовым интерферометром .SUPERCONDUCTOR FLUXMETER, containing bias current source, AC amplifier, synchronous detector, integrator, feedback resistor, coupling capacitor, feedback coil, generator, two-contact superconducting quantum interferometer, connected to the input of the AC amplifier, the output of which is connected to the first the input of the synchronous detector, the output of which is connected in series with the integrator and the first output of the feedback resistor, the second output of which is connected to the reverse coil In addition, through a coupling capacitor to the generator output and the second input of the synchronous detector, this is due to the fact that, in order to increase the sensitivity, a variable resistor, a fixed resistor and a compensation coil, which is inductively coupled to superconducting quantum interferometer and electrically connected to the first pin of the extreme resistive variable (La, the second extreme pin of which is connected to the feedback coil, and the middle pin connected to the source m bias current and through a constant resistor is connected to a two-contact superconducting quantum interferometer.

Description

1 Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  малых изменений магнитных потоков в области сверхниз ких частот, а также дл  измерени  лю бых физических величин, преобразуемых в магнитный поток, например, напр жени , тока, магнитной восприимчивости , ускорени  и т.д. Целью изобретени   вл етс  повыше ние чувствительности сверхпроводникового флюксметра в области низких частот. На фиг. 1 представлена блок-схема флюксметра; на фиг. 2 - зависимость выходных напр жений двухконтактного сверхпровод щего квантового интерферометра от модулированного внешнего магнитного потока. Сверхпроводниковый флюксметр содержит источник 1 тока смещени , уси литель 2 переменного тока, синхронный детектор 3, интегратор 4, резистор 5 обратной йв зи, разделительнь конденсатор 6, катушку 7 обратной св из, генератор 8, двухконтактньй свер провод щий квантовый интерферометр 9 переменный резистор 10, посто нный резистор 11, компенсационную катушку 12, причем двухконтактньй сверхпровод щий квантовый интерферометр подключен к входу усилител  2, выход которого соединен с первым входом синхронного детектора 3, выход кото рого последовательно соединен с интегратором 4 и первым вьшодом резистора 5 обратной св зи, а второй вывод соединен с катушкой 7 обратной св зи и через разделительный конден сатор 6 - с выходом генератора 8 и вторым входом синхронного детектора 3, а компенсационна  катушка 12 индуктивно св зана с двухконтактным сверхпровод щим квантовым интёрферо метром 9 и электрически соединена с первым крайним вьгеодом переменного резистора 10, второй крайний «ьшод которого соединен с катушкой 7 обра ной св зи, а средний вьтод соединен с источником 1 тока и через посто н ный резистор 11 соединен с двухконтактным сверхпровод щим квантовым интерферометром 9. Устройство работает следующим об разом. Измер емой магнитный поток и, ка следствие, выходной сигнал двухконтактного сверхпровод щего квантовог 0 ИИ герфсрометра 9 мпду.иирустс  мпгиитным потоком, ипг одимым ка ryiiiKofi / обратной св зи при протекании через нее синусоидального тока через разделительный конденсатор 6 от генератора 8. Сигнал с двухконтактного сверхпровод щего квантового интерферометра 9 поступает на усилитель 2 переменного тока, а затем - на первый вход синхронного детектора 3, опорной частотой которого служит сигнал генератора . 8. Выходные сигналы VJ и V (фиг. 2), получаемые при , и , измен ютс  с частотой модул ции и наход тс  по отношению друг к другу в противофазах. Напротив, при выходной сигнал измен Лс  с удвоенной частотой модул ции и позтому не содержит основной гармоники генератора (Ф - квант магнитного потока) . Далее выходной сигнал основной частоты преобразуетс  с помощью синхронного детектора 3 в управл ющее напр жение, которое поступает на интегратор 4. Если полный магнитный поток в контуре двухконтактного сверхпровод щего квантового интерферометра 9 не равен целому числу квантов магнитного потока п-Фо, то на интегратор 4 будет поступать с выхода синхронного детектора 3 напр жение коррекции, и компенсирующий магнитный поток, создаваемьй катушкой 7 обратной св зи, будет измен тьс  до тех пор, пока полный магнитньй поток не станет равным п-Фо. При изменении внешнего магнитного потока в каждый момент времени устройство переходит в равновесное состо ние с новым значением компенсирующего магнитного потока, так что полный магнитньй поток в контуре интерферометра остаетс  квазипосто нным и равным пФо. При этом ток через резистор 5 обратной св зи, которьй создает компенсирующий магнитньй поток, а вместе с ним и напр жение на выходе интегратора 4, служит непосредственной мерой величины изменени  внешнего магнитного потока. Г1овьш1ение чувствительности предлагаемого сверхпроводникового флюксметра достигаетс  путем компенсации изменени  паразитного магнитного потока в контуре интерферометра, вызванного нестабильностью источника 1 тока смещени  и неиндеитичностьнэ сверхпровод щих контактов, составл ющих двухконтактный сверхпровод щий квантовый интерферометр 9, Дл  этого последовательно к катуш ке 7 обратной св зи подключена компенсационна  катушка 12. Соотношение потоков в катушках 7 и 12 достигаетс  положением движка переменнохо резистора 10. Соотношение токов через интерферометр и катушки определ етс  параметрами резисторов 10 и 11. Необходимым и достаточным услови ем независимости положени  рабочей точки сверхпроводникового флюксметра от дрейфа источника 1 тока смещени   вл етс  выполнение соотношени  L , I, L,2 1 k (L,+L,)() .Г коэффициент, св зывающий внешний магнитный поток с током смещени  и суммарной индуктивностью сверхпровод щих контактов; k - коэффициент пропорциональности между током смещени  интерферометра и током через посто нный резистор 1 индуктивности сверхпровод щих контактов; критические токи через сверхпровод щие контакты. Установление рабочей точки сверхпроводникового флюксметра согласно условию (1) осуществл етс  переменньи резистором 10. В случае симметричного двухконтактного сверхпровод -, щего квантового интерферометра, при выполнении услови  I , коэффициент k 0, а, следовательно, пот- : ребность в компенсации нестабильности источника тока смещени  отпадает. Однако симметри  плеч сверхпровод щего квантового интерферометра на практике встречаетс  редко. Изобретение позвол ет, по сравнению с прототипом, значительно уменьшить частоту среза избыточного шума, что повышает чувствительность сверхпроводникового флюксметра (на один два пор дка) без ухудшени  остальных эксплуатационных характеристик, а также позвол ет расширить температурный рабочий диапазон и уменьшить стоимость неохлаждаемой электроники за счет существенного снижени  требовани  к стабильности источника тока смещени .1 The invention relates to a measurement technique and can be used to measure small changes in magnetic fluxes in the region of ultralow frequencies, as well as to measure any physical quantities converted into magnetic fluxes, such as voltage, current, magnetic susceptibility, acceleration, etc. d. The aim of the invention is to increase the sensitivity of a superconducting fluxmeter in the low frequency region. FIG. 1 is a block diagram of a fluxmeter; in fig. 2 shows the dependence of the output voltages of a two-contact superconducting quantum interferometer on the modulated external magnetic flux. The superconducting fluxmeter contains a bias current source 1, an ac amplifier 2, a synchronous detector 3, an integrator 4, a feedback resistor 5, a separator capacitor 6, a coil 7 feedback from, an oscillator 8, a two-contact junction conducting quantum interferometer 9 variable resistor 10 , the constant resistor 11, the compensation coil 12, and the two-contact superconducting quantum interferometer is connected to the input of the amplifier 2, the output of which is connected to the first input of the synchronous detector 3, the output of which but connected to the integrator 4 and the first output of the feedback resistor 5, and the second output is connected to the feedback coil 7 and through a coupling capacitor 6 to the output of the generator 8 and the second input of the synchronous detector 3, and the compensation coil 12 is inductively coupled to a two-contact superconducting quantum interferometer 9 and electrically connected to the first extreme voltage of the variable resistor 10, the second extreme voltage of which is connected to the coil 7 of the given connection, and the middle low is connected to the current source 1 and through a constant A resistor 11 is connected to a two-contact superconducting quantum interferometer 9. The device operates as follows. The measured magnetic flux and, as a consequence, the output signal of a two-contact superconducting quantum AI 0 herfsrometr 9 mpd.irusters with a magnetic flux, ipg kimy ryiiiKofi / feedback when a sinusoidal current flows through it through separation capacitor 6 from the generator 8. the superconducting quantum interferometer 9 is fed to the amplifier 2 of the alternating current, and then to the first input of the synchronous detector 3, the reference frequency of which is the generator signal. 8. The output signals VJ and V (Fig. 2), obtained at, and, vary with the modulation frequency and are relative to each other in antiphases. On the contrary, when the output signal varies with double modulation frequency, it therefore does not contain the fundamental harmonic of the generator (Ф is a magnetic flux quantum). Next, the output signal of the fundamental frequency is converted by the synchronous detector 3 into a control voltage that is supplied to the integrator 4. If the total magnetic flux in the circuit of the two-contact superconducting quantum interferometer 9 is not equal to the integer number of photon magnetic flux quanta, then to the integrator 4 the correction voltage will come from the output of the synchronous detector 3, and the compensating magnetic flux created by the feedback coil 7 will change until the total magnetic flux equals n- Pho. When the external magnetic flux changes at each moment of time, the device enters an equilibrium state with a new value of the compensating magnetic flux, so that the total magnetic flux in the interferometer circuit remains quasi-constant and equal to pFo. In this case, the current through the feedback resistor 5, which creates a compensating magnetic flux, and with it the voltage at the output of the integrator 4, serves as a direct measure of the magnitude of the change in the external magnetic flux. G1ovsh1enie sensitivity of the proposed superconducting fluxmeter is achieved by compensating for variations of the parasitic magnetic flux in the interferometer loop caused by the instability of the source 1, the current offset and neindeitichnostne superconducting contacts constituting the two-contact superconducting quantum interferometer 9, For this series to Katushev ke 7 feedback connected bucking coil 12. The ratio of the fluxes in the coils 7 and 12 is achieved by the position of the slider of the variable resistor 10. The ratio The determination of currents through the interferometer and coils is determined by the parameters of resistors 10 and 11. A necessary and sufficient condition that the operating point of the superconducting fluxmeter does not depend on the drift of the bias current source 1 is the ratio L, I, L, 2 1 k (L, + L, ) (). G is the coefficient relating the external magnetic flux to the bias current and the total inductance of the superconducting contacts; k is the coefficient of proportionality between the bias current of the interferometer and the current through the constant resistor 1 of the inductance of the superconducting contacts; critical currents through superconducting contacts. The operating point of the superconducting fluxmeter according to condition (1) is determined by the variable resistor 10. In the case of a symmetric two-contact superconductor -, quantum interferometer, if condition I is met, the coefficient k 0 and, consequently, the power to compensate for the bias current source instability disappears. However, the symmetry of the shoulders of a superconducting quantum interferometer is rarely encountered in practice. The invention allows, in comparison with the prototype, to significantly reduce the cutoff frequency of excess noise, which increases the sensitivity of the superconducting flux meter (by one two orders of magnitude) without deteriorating the other performance characteristics, and also allows the temperature range to be expanded and the cost of uncooled electronics to be reduced due to significant reducing the stability requirement of the bias current source.

Claims (1)

СВЕРХПРОВОДНИКОВЫЙ ФЛЮКСМЕТР, содержащий источник тока смещения, усилитель переменного тока, синхронный детектор, интегратор, резистор обратной связи, разделительный конденсатор, катушку обратной связи, генератор, двухконтактный сверхпроводящий квантовый интерферометр, подключенный к входу усилителя переменного тока, выход которого соединен с пер- вым входом синхронного детектора, выход которого последовательно соединен с интегратором и первым выводом резистора обратной связи, второй вывод которого соединен с катушкой обратной связи и через разделительный конденсатор - с выходом генератора и вторым входом синхронного детектора, о т личающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности, в него дополнительно введены переменный резистор, постоянный резистор и компенсационная катушка, которая индуктивно связана с двухконтактным сверхпроводящим квантовым интерферометром и электрически соединена с первым крайним выводом переменного резистора, второй крайний вывод которого соединен с катушкой обратной связи, а средний вывод соединен с источником тока смещения и через постоянный резистор соединен с двухконтактным сверхпроводящим квантовым интерферометром.A superconducting fluxmeter containing a bias current source, an alternating current amplifier, a synchronous detector, an integrator, a feedback resistor, an isolation capacitor, a feedback coil, a generator, a two-pin superconducting quantum interferometer connected to the input of an alternating current amplifier, the output of which is connected to the first input a synchronous detector, the output of which is connected in series with the integrator and the first output of the feedback resistor, the second output of which is connected to the feedback coil and through an isolation capacitor - with the output of the generator and the second input of the synchronous detector, characterized in that, in order to increase the sensitivity, an additional resistor, a constant resistor, and a compensation coil are introduced into it, which are inductively coupled to a two-contact superconducting quantum interferometer and are electrically connected to the first extreme terminal of the variable resistor, the second extreme terminal of which is connected to the feedback coil, and the middle terminal is connected to the bias current source and h Res fixed resistor is connected with a two superconducting quantum interferometer. ... SU ,,,,1281010 ew» f... SU ,,,, 1281010 ew »f
SU853890582A 1985-04-24 1985-04-24 Superconductor fluxmeter SU1281010A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853890582A SU1281010A1 (en) 1985-04-24 1985-04-24 Superconductor fluxmeter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU853890582A SU1281010A1 (en) 1985-04-24 1985-04-24 Superconductor fluxmeter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1281010A1 true SU1281010A1 (en) 1987-10-30

Family

ID=21175407

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU853890582A SU1281010A1 (en) 1985-04-24 1985-04-24 Superconductor fluxmeter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1281010A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Лихарев К.К., Ультрих Б.Т. Системы с джозефсоновскими контактами, М.: Изд-во МГУ, 1978, с. 37. Слаба сверхпроводимость. Квантовые интерферометры и их применение. Под ред. Шварца Б. и Фонера С.М.: Мир, 1980, с. 156-161. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2459730A (en) Measuring system with capacttor having characteristics of an infinite capacity
EP0356248A1 (en) A current sensor
JPS6148777A (en) Compensator for variation of conversion coefficient of magnetic field sensor
JPS6237440B1 (en)
Geyger The ring-core magnetometer" A new type of second-harmonic flux-gate magnetometer"
US3454879A (en) Direct current summing circuit with compensating means
Kinoshita et al. Self-balancing resistance ratio bridge using a cryogenic current comparator
SU1281010A1 (en) Superconductor fluxmeter
US4074194A (en) Watt meter providing electrical signal proportional to power
JPS5960363A (en) Radio frequency power level measuring device
US4528498A (en) Frequency compensating current circuit for a current comparator capacitance bridge
US2921262A (en) Microwave power monitor
JPH0588433B2 (en)
US2838232A (en) Arrangement for converting a mechanical torque to a d.-c. current
JPH0321047B2 (en)
SU1732155A1 (en) Device for measuring linear dimensions
SU991339A2 (en) Hall-effect generator temperature compensation device
Erne et al. High-Precision DC-Current Source
JPH04155266A (en) Current converter
Schuster A High-Resolution Electrodynamic AC-to-DC Power Transfer Instrument
SU892361A1 (en) Device for measuring point contact volt-ampere characteristics
JPH0229175B2 (en)
SU1307407A1 (en) Device for measuring parameters of barkhausen effect
SU1615816A1 (en) Sine voltage instrument converter
SU765643A1 (en) Capacitive transformer bridge for measuring displacements