SU401947A1

SU401947A1 - MAGNETOMETRIC VARIOMETER

Info

Publication number: SU401947A1
Application number: SU1749275A
Authority: SU
Priority date: 1972-02-17
Filing date: 1972-02-17
Publication date: 1973-10-12

Description

1one

Изобретение относитс к области магнитометрии .This invention relates to the field of magnetometry.

Известные магнитометрические вариометры содержат кварцевую чувствительную систему с подвижным магнитом, подвешенным на раст нутых нит х, преобразователь поворота подвижной части с емкостным дифференциальным датчиком перемещени , широкополосный усилитель высокой частоты с ветвью местной обратной св зи, в которую через дифференциальный трансформатор с симметричными первичными и вторичными обмотками включе 1ы датчик, генератор напр жени низкой частоты, фазочувствительный амплитудный детектор, выходной усилитель мощности и цепь компенсации с кольцами Гельмгольца.The known magnetometric variometers contain a quartz sensitive system with a movable magnet suspended on stretched threads, a turn converter of the movable part with a capacitive differential displacement transducer, a broadband high-frequency amplifier with a local feedback branch to which through a differential transformer with symmetrical primary and secondary windings Include 1s sensor, low frequency voltage generator, phase sensitive amplitude detector, output power amplifier and circuit compensation with Helmholtz rings.

Недостатками известного вариометра вл ютс низка чувствительность и ненадежность, поскольку вариометр содержит усилитель с высокоомным входом и весьма сложный преобразователь , обеспечивающий стабильность фазовых соотношений высокочастотного напр жени , а также значительна погрешность измерени вариаций магнитного пол , котора возникает при питании датчика высокочастотным напр жением большой амплитуды.The disadvantages of the known variometer are low sensitivity and unreliability, because the variometer contains an amplifier with a high resistance input and a very complex converter that ensures the stability of the high-frequency voltage phase relationships, as well as a significant measurement error of the magnetic field, which occurs when the sensor is powered by a high-frequency voltage of high amplitude.

В предложенном вариометре емкостный датчик перемещени св зан с входом широкополосного усилител посредством высокочастотного дроссел , а выход широкополосного усиIn the proposed variometer, the capacitive displacement transducer is connected to the input of a broadband amplifier by means of a high-frequency throttle

лител св зан с емкостным датчиком пере.мещени посредством переключател , причем фазочувствительный амплитудный детектор и переключатель св заны с генератором напр жени низкой частоты.The detector is connected to a capacitive displacement sensor by means of a switch, the phase-sensitive amplitude detector and the switch being connected to a low-frequency voltage generator.

Такое конструктивное решение позвол ет увеличить чувствительность и надежность вариометра и уменьшить погрешность измерени вариаций магнитного пол . 10Such a constructive solution allows to increase the sensitivity and reliability of the variometer and reduce the measurement error of variations in the magnetic field. ten

На чертеже изображена с.хема предлагаемого магнитометрического вариометра.The drawing shows s.hema proposed magnetometric variometer.

Вариометр включает в себ кварцевую чувствительную систему с подвижным магнитомThe variometer includes a moving magnet quartz sensitive system.

I, подвешенным на раст нутых нит х 2, 3. С магнитом 1 жестко св заны кварцевые пластины 4, 5 емкостного датчика перемещени . Магнит 1 и пластины 4, 5 образуют подвижную часть вариометра. Емкостный датчик перемещени содержит также неподвижные пластины 6- 11, выполненные, например, из кварца с токопровод щим покрытием. Датчик перемещени представл ет собой сдвоенный дифференциальный конденсатор с переменной диэлектрической проницаемостью. Пластины 6 и 9 св заны с входом широкополосного усилител 12 высокой частоты посредством высокочастотного дроссел 13. Выход усилител 12 соединен с трансформатором 14, имеющнм две выходные обмотки 15 , 16.I suspended on stretched threads x 2, 3. Quartz plates 4, 5 of a capacitive displacement transducer are rigidly connected to magnet 1. Magnet 1 and plates 4, 5 form the movable part of the variometer. The capacitive displacement sensor also contains fixed plates 6-11, made, for example, of quartz with a conductive coating. The displacement transducer is a dual differential capacitance with a variable dielectric constant. Plates 6 and 9 are connected to the input of a high-frequency broadband amplifier 12 by means of high-frequency throttles 13. The output of amplifier 12 is connected to a transformer 14 having two output windings 15, 16.

Обмотка 15 через фазочувствительный амплитудный детектор 17 и фильтр, состо щий из резистора 18 и конденсатора 19, св зана с выходным усилителем мощности 20.The winding 15, via a phase-sensitive amplitude detector 17 and a filter consisting of a resistor 18 and a capacitor 19, is connected to an output power amplifier 20.

Выход усилител 20 св зан посредством четырехполюсника 21 с кольцами 22 Гельмгольт ца (на чертеже показано одно кольцо). Четырехполюсник 21 и кольца Гельмгольца образуют цепь компенсации. Четырехполюсник 21 имеет частотно-зависимый коэффициент передачи , что требуетс дл формировани необходимой частотной характеристики вариометра.The output of amplifier 20 is connected via a quadrupole 21 with Helmholtz rings 22 (one ring is shown in the drawing). The quadrupole 21 and the Helmholtz rings form a compensation circuit. The quadrupole 21 has a frequency-dependent transmission coefficient, which is required to form the necessary frequency response of the variometer.

К обмотке 16 подключен емкостный усилитель напр жени , состо щий из конденсаторов 23, 24, 25. Обмотка 16 через переключатель 26, выполненный, например, на диодных ключах , и дифференциальный трансформатор 27 с симметричными первичными 28, 29 и вторичными 30, 31 обмотками св зан с емкостным датчиком перемещени . Генератор 32 напр жени низкой частоты соединен с фазочувствительным амплитудным детектором 17 и переключателем 26. Выход усилител 20 вл етс выходом магнитометрического вариометра .A capacitive voltage amplifier consisting of capacitors 23, 24, 25 is connected to the winding 16. The winding 16 is through a switch 26 made, for example, on diode switches, and a differential transformer 27 with symmetrical primary 28, 29 and secondary 30, 31 windings connected with capacitive displacement transducer. A low-frequency voltage generator 32 is connected to a phase-sensitive amplitude detector 17 and a switch 26. The output of amplifier 20 is the output of a magnetometric variometer.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При отсутствии вариаций магнитного пол Земли подвижна часть кварцевой чувствительной системы находитс в средр.ем поло.жении . Емкостный датчик балансируют с помощью дифференциального трансформатора 27 Регулированием конденсатора 24 устанавливают начальную амплитуду высо}сочастотиой генерации , частота которой определ етс в основном емкостью дифференциального конденсатора и индуктивностью дроссел 13. Напр жение высокочастотной генерации детектируетс фазочувствительным амплитудным детектором 17. Ток детектора 17 протекает по резистору 18и в оба полупериода низкочастотного напр жени , поступающего от генератора 32. создает равные по величине, но разные по знаку падени напр жени . Конденсатор 19 ускор ет напр жение на резисторе 18. На выходе усилител мощности 20 нанр жение равно нулю.In the absence of variations in the Earth's magnetic field, the movable part of the quartz sensitive system is in the middle position. The capacitive sensor is balanced by a differential transformer 27 By adjusting the capacitor 24, the initial amplitude is set to high with a combination of oscillations, the frequency of which is determined mainly by the capacitance of the differential capacitor and the inductance of the throttle 13. The high-frequency generation voltage is detected by a phase-sensitive amplitude detector 17. The detector current 17 is circuited by a resistor. in both half-periods of the low-frequency voltage coming from oscillator 32, it creates equal, but different, values the sign of the voltage drop. The capacitor 19 accelerates the voltage across the resistor 18. At the output of the power amplifier 20, the voltage is zero.

Под действием короткопериодных колебаний напр женности магнитного пол Земли магнит 1 поворачиваетс , что вызывает смещение пластин 4 и 5 относительно среднего положени . Баланс дифференциального конденсатора этим нарушаетс . При этом глубина местнойUnder the action of short-period oscillations of the magnetic field of the Earth, the magnet 1 rotates, which causes the plates 4 and 5 to move relative to the average position. The balance of the differential capacitor is disturbed by this. With this, the depth of the local

обратной св зи вокруг усилител 12 через переключатель 26, дифференциальный трансформатор 27, дифференциальный конденсатор (датчик перемещени ) и дроссель 13 зависит от смещени подвижной части. Знак ее различен в оба полупериода низкочастотного напр жени , когда переключатель 26 св зывает обмотку 16 либо с обмоткой 28, либо с обмоткой 29. Амплитуда высокочастотной генерации в один полупериод низкочастотного напр жени увеличиваетс , в другой - уменьшаетс . На резисторе 18 выдел етс напр жение того или иного знака, пропорциональное разности токов детектора 17 в разные полупериоды . После прохождени через усилитель мощности 20 это напр жение вл етс мерой вариации магнитного пол Земли.feedback around amplifier 12 through switch 26, differential transformer 27, differential capacitor (displacement transducer), and choke 13 depend on the displacement of the moving part. Its sign is different in both half-cycles of low-frequency voltage, when switch 26 connects winding 16 to either winding 28 or winding 29. The amplitude of high-frequency generation in one half-cycle of low-frequency voltage increases, and in the other, decreases. On the resistor 18, a voltage of one or another sign is allocated, which is proportional to the difference in the currents of the detector 17 in different half periods. After passing through power amplifier 20, this voltage is a measure of the variation of the earth's magnetic field.

Кроме того, выходной сигнал с помощью четырехполюсника 21 преобразуетс в электрический ток, питающий кольца Гельмгольца. Взаимодействие магнитного пол колец и магнита 1 приводит к по влению компенсирующего момента.In addition, the output signal with the help of a quadrupole 21 is converted into an electric current supplying the Helmholtz rings. The interaction of the magnetic field of the rings and the magnet 1 leads to the appearance of a compensating moment.

Предмет изобретени Subject invention

Магнитометрический вариометр дл регистрации короткопериодных колебаний напр женности магнитного пол Земли, содержащий кварцевую чувствительную систему с подвижным магнитом, подвешенным на раст нутых нит х, преобразователь поворота подвижной части с емкостным дифференциальным датчиком перемещени , широкополосный усилитель высокой частоты с ветвью местной обратнойMagnetometric variometer for recording short-period oscillations of the intensity of the Earth’s magnetic field, containing a quartz sensitive system with a movable magnet suspended from the stretched threads, a transducer of the moving part with a capacitive differential displacement sensor, a broadband high-frequency amplifier with a local reverse branch

св зи, в которую через дифференциальный трансформатор с симметричными первичными и вторичными обмотками включен упом нутый датчик, генератор напр жени низкой частоты , фазочувствительный амплитудный детектор , выходной усилитель моп ности и цепь компенсации с кольцами Гельмгольца, отличающийс тем, что, с целью увеличени чувствительности и надежности и уменьшени погрешности измерени вариаций магнитногоconnection, in which a differential sensor, a low-frequency voltage generator, a phase-sensitive amplitude detector, an output amplifier and a compensation circuit with Helmholtz rings, are included in the differential transformer with symmetrical primary and secondary windings, in order to increase the sensitivity and reliability and reduce the measurement error of variations in magnetic

пол , емкостный датчик неремещени св зан с входом щирокополосного усилител посредством высокочастотного дроссел , а выход широкополосного усилител св зан с емкостным датчиком перемещени посредстйом переключател , причем фазочувствительный амплитудный детектор н переключатель св заны с генератором напр жени низкой частоты. ,, f Вом f: . I I T д the field, a capacitive non-bias sensor is connected to the input of a broadband amplifier by means of a high-frequency throttle, and the output of a broadband amplifier is connected to a capacitive motion sensor by a switch, the phase-sensitive amplitude detector and the switch being connected to a low-frequency voltage generator. ,, f Wom f:. I I T d