SU535529A1 - Феррозондовый магнитометр - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области магнитных измерений и может быть использовано при измерении низкочастотных и инфранизкочастотных магнитных полей.

Дл  измерени  низкочастотных и инфранизкочастотных магнитных полей используют индукционные магнитометры с индукционной «воздушной или магнитной рамкой, феррозондовые магнитометры, квантовые и сверхпровод щие магнитометры.

Создание индукционных магнитометров дл  измерени  инфранизкочастотных магнитных полей (единицы и доли герц) затруднительно, так как габариты и масса таких устройств при требуемой чувствительности выход т за рамки допустимых.

Квантовые и сверхпровод щие магнитометры чрезвычайно сложны и дороги в производстве и эксплуатации.

Феррозондовые магнитометры отличаютс  сравнительной простотой и достаточной дл  многих применений чувствительностью. Однако при создании феррозондовых инфранизкочастотных и низкочастотных магнитометров существует трудноразрещима  проблема выделени  слабого низкочастотного полезного сигнала на фоне сильного посто нного магнитного пол  Земли. В известных устройствах эту проблему решают применением полосовых фильтров на заданный диапазон частот

сигнала, включенных последовательно за синхронным детектором и параллельно между собой.

Однако построение магнитометра затруднительно из-за недопустимо большой массы и габаритов полосовых фильтров на инфраннзких частотах.

Известны феррозондовые магнитометры дл  измерени  переменных магнитных полей 2.

Они содержат феррозонд с обмоткой компенсации , охваченный цепью частотно-независимой отрицательной обратной св зи, избирательный усилитель, синхронный детектор, фильтр верхних частот и регистратор.

С помощью фильтра верхних частот из выходного напр жени  синхронного детектора выдел етс  переменна  составл юща , пропорциональна  напр женности измер емого

переменного магнитного пол .

Claims (2)

1. Посто нна  составл юща  выходного напр жени  прикладываетс  к обмотке компенсации феррозонда, в которой создает ток пропорциональный напр жепности внещнего посто нного магнитного пол . В результате в объеме феррозонда, обмоткой компенсации создаетс  посто нное магнитное поле, компенсирующее внещнее посто нное магнитное поле , действующее на феррозонд. Таким образом осуществл етс  отрицательна  обратна  св зь по посто нной составл ющей внешнего магнитного пол . Недостатком рассматриваемого магнитометра  вл етс  то, что в нем осуществление отрицательной обратной св зи только по по-5 сто нному магнитному полю невозможно при измерении низкочастотных полей. Цель изобретени -расщирение частотного диапазона в область низких частот. Это достигаетс  тем, что в предлагаемом магнито-ю метре между выходом фильтра верхних частот и обмоткой компенсации феррозонда дополнительно включена цепь положительной обратной св зи. Глубина положительной обратной св зи равна глубине отрицательнойjg обратной св зи. При таком равенстве глубин обратных св зей полезный сигнал оказываетс  не охваченным обратной св зью вообще, а посто нна  составл юща  измер емого магнитного пол  оказываетс  скомценсированной20 за счет глубокой отрицательной обратной св зи и не перегружает измерительный канал. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого магнитометра, состо щего из генератора возбуждени  1, соединенного с четно-25 гармоническим феррозондом 2, который имеет две обмотки компенсации и подключен к избирательному усилителю 3, настроенному на частоту второй гармоники; синхронного детектора 4, подключенного к выходу избира-30 тельного усилител  3 и соединенного с генератором 1; фильтра верхних частот 5, подключенного к выходу синхронного детектора 4; регистратора 6, подключенного к выходу фильтра верхних частот 5; регул тора глуби-35 ны отрицательной обратной св зи 7, соедиценного с обмоткой компенсации феррозонда 2 и подключенного к выходу синхронного детектора 4; регул тора глубины положительной обратной св зи 8, соединенного с допол-40 нительной обмоткой компенсации феррозонда 2 и подключенного к выходу фильтра верхних частот 5. Под действием внешнего как посто нного, так и переменного магнитного пол  на изме-45 рительной обмотке феррозонда 2, возбуждаемого от генератора 1, по вл етс  напр жение, на частоте второй гармоники промодулированное на амплитуде. Амплитуда несущей этого промодулированного сигнала пропорциональна напр женности внешнего посто нного магнитного пол , а амплитуда боковых частот пропорциональна напр женности внешнего переменного магнитного пол . Этот промодулированный сигнал усиливаетс  избира- 55 тельным усилителем 3 и детектируетс  синхронным детектором 4. В результате детектировани  на выходе синхронного детектора 4 по вл етс  сигнал, содержащий посто нную и переменную составл ющие. Переменна  составл юща , имеюща  частоту измер емого переменного магнитного пол  и пропорциональна  напр женности этого переменного пол , выдел етс  фильтром верхних частот 5 и подаетс  на регистратор 6, проградуирован- ный в единицах напр л енности магнитного пол . Отрицательна  обратна  св зь по посто нному полю в данном магнитометре осуществл етс  следующим образом. Весь сигнал (посто нна  и переменна  составл ющие ) с выхода синхронного детектора 4 подаетс  через частотно-независимый регул тор глубины отрицательной обратной св зи 7 на обмотку компенсации феррозонда 2, в которой под действием возникающего в ней тока, по вл етс  магнитное поле, пропорциональное внешнему и противоположно направленное . С выхода фильтра верхних частот выделенный полезный сигнал через регул тор глубины положительной обратной св зи подводитс  к компенсационной обмотке, в которой под действием возникающего в ней тока по вл етс  переменное магнитное поле, пропорциональное внещнему переменному полю, направленное с ним согласно и равное по величине переменному полю, создаваемому цепью отрицательной обратной св зи, Таким образом, в предлагаемом магнитометре осуществлена отрицательна  обратна  св зь только по посто нному магнитному полю и устранена необходимость дл  этого в фильтре нижних частот в цепи отрицательной обратной св зи. Устранение такого фильтра дает возможность существенно понизить граничную частоту измер емого магнитного пол , так как в прототипе гранична  частота определ етс  граничной частотой фильтра нижних частот, а на частотах ниже 0,1 Гц, такой фильтр приобретает недопустимые габариты . Предлагаемый магнитометр позволит производить высокоточные измерени  магнитных полей инфранизких частот, что в насто щее врем   вл етс  одной из актуальных задач во многих област х де тельности человека. Формула изобретени  Феррозондовый магнитометр, содержащий феррозонд с обмоткой компенсации, охваченный цепью частотно-независимой отрицательной обратной св зи, избирательный усилитель , синхронный детектор, фильтр верхних частот и регистратор, отличающийс  тем, что, с целью расщирени  частотного диапазона в область низких частот, между выходом фильтра верхних частот и обмоткой компенсации феррозонда дополнительно включена цепь положительной обратной св зи, Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе; 1.Патент Великобритании, № 1324306, кл. G IN, опубл. 1973 г.
2. 2.Ю. В. Афанасьев и др. «Магнитометрические преобразователи, установки, приборы. Л., Энерги , 1972 г., стр. 200 (прототип).