SU739453A1 - Квантова магнитометрическа система - Google Patents

Description

1

Изобретений относитс  к измерительной техникеи геофизике и предназначено дл  одновременного измерени  трех составл ющих вектора напр женности магнитного пол  Земли. .

Известны магнитометры с оптической, накачкой, основанные, на эффекте Xанле и параметрическом резонансе fll и 2, Они используютс  дл  измерени  близких к нулю магнитных полей и состо т из поглощающей  чейки, источника .циркул рно пол ризованного света накачки, фотоприемника, системы катушек дЛ  создани  переменных магнитных полей с помощью генераторов и системыколец дл  компенсации компонент внещнего пол .

Устройство, описанное в l , позвол ет автоматически компенсировать к нулю ортогональные компоненты этого пол  последовательно в два этапа путем переключени  направлени  луча накачки, детектирующих лучей и компенсирующих полей.

В устройстве используетс  эффект параметрического резонанса, наблюдаемый при поперечной оптич€(Ской накачке, когда к  чейке приложено переменное магнитное поле, перпендикул рное лучу накачки. Приборы позвол ют автоматически компенсировать к нулю о днукомпоненту внещнего слабого магнитного пол , параллельную переменном у полю и измер ть эту

- е

,(, компоненту по току компенсации при условии , что две другие компоненты внещнего пол  заранее скомпенсированы к нулю.

Наиболее близким к изобретению тех ,j ническим решением  вл етс  устройствр, Которое  вл етс  по существу трехкомпонентными квантовыми магнитом(атрами с использованием аффекта параметрического резонанса, наблюдаемого при поперечной

20 оптической накачке и когда к  чейке при .ложено Два переменных мапитных пол  с частотами и и П по ос м, ортогональ,ным друг другу и Лучу накачки. Переменные пол  индуцируютс  двум  генераторами . В этом случае на фотоприемнике; возникают си1налы tpex различных частот UJ ,Q ч It ± S При наличии слабого внешнего магнитного пол , меньшего ширины резонанса, но произвольного направ лени , амплитуда каждого из трех сигналов пропорциональна одной из трех ортогональных компонент внешенего пол  |33 . При использовании тройной системы взаимно ортогональных колец Гельмгольц прибор позвол ет автоматически компенси ровать к нулю все три ортогональных ко поненты внешнего магнитного пол  с пог решностью lOg . Измер ть эти компонен ты можно по току компенсапии в соответствующих кольцах Гельмгольца. Известный трехкомпонентный квантовый магнитометр содержит источник цнркул рно-пол ризованного света, поглощающую  чейку, систему ортогональных катушек, « фужаюшую  чейку поглощени  оси которых перпендикул рны друг друг и Лучу накачки, генераторы частот UJ и ft , выходы которых соединены с системами катушек, создающих переменные магнитные пол  с частотами Ши S в облас-га расположени   чейки поглощени , фотоприемник, блоки выделени  с гтлов на частотах О) , S и ,подклк ченные к выходу фотоприемника, блоки преобразовани  сигналов указанных часгот в сигналы посто нного тока, входы которых подключены к выходам соответствующих блоков выделени  сигналов и генераторов частот, блоки автоматмческой компенсации, подключенные к выходам блоков преобразовани  сигналов. Основной недостаток всех указанных устройств состоит в том, что выссжую, точность измерени  компонент с погрешностью 10 можно обеспечить толысо дл слабого внешнего магнитного пол  пор дка 10- , когда токи компенсации маг лы и достаточно измер ть их с относительной погрешностью Ю, а температурна  нестабильность колец Гельмгольца мало ск19зываетс  на точности измерени . ; При использовании этих устройств дл  измерени  компонент магнитного пол  Земли (около 0,5 э) с относительной погрешностью 10 з необходимо обеспечить погрешность измерени  токов компенсации и темп атурную стабильность колец Гельмгольца такого же пор дка, что практичесжи невозможно. Целью изобретени   вл етс  исключение погрешностей, св занных с  :змере нием токов компенсации и температурной нестабильностью колец Гельмгольца, и овышение точности измерений. Цель Достигаетс  тем, что к трехкомонентному КЕ«нтовому магнитометру и ройной ортогональной колечной системе добавлены три идентичные пространственно-разнесенные двойные ортогональные колечные системы, кольца которых соединены последовательно с соответствующими кольцами тройной ортогональной колечной системы и ориентированы таким образом, что в одной из дополнительных крлечных систем нескомпенсирована Hj -компонента, в другой - Hj компонента, в третьей - Н„-компонента, а в центрах этих дополнительных колечных систем размещены три модульных (квантовых) магнитометра,  вл ющихс  индикаторами однофеменно и независимо измер емых компонент Н, Н . На чертеже изображена предлагаема  магнитометрическа  система. Она состоит из квантового трехкомпонентного магнитометра , который условно показан в виде компонентного датчика 1, трех ортогональных колечных систем 2f 3, 4 дл  компенсации трех ортогональных компонент , внешнего магнитного пол  в месте расположени  датчика 1, трех блоков автоматической компенсации 5, 6 и 7 и трех модульных магнитометров 8, 9 и 10,-расположенных в центрах трех идентичных пространственно разнесенных двойных ортогональных колечных систем J-j-y- X , loy- j.o. Компонентный датчик вырабатывает три сигнала трех различных частот uj,Q H(ULitfPj,KOTOpHe поступают на блоки автоматической компенсации, вырабатывающие компенсационные токи. Ток компенсации от блока 5 питает последовательно соединенные идентичные и одинаково ориентированные колечные системы 4, 12 13, компенсирующие к нулю Н.,- компоненту земного пол  трех пространственно разнесенных пунктах А, В, Г. Ток компенсации 6 питает последовательно соединенные идентичные и одинаково ориентированные колечные системы 2, 1JL 12™,компенсирующие к нулю Н„- компоненту земного пол  в трех., пространственно разнесенных пунктах А, Б, В. Ток компенсации от блока 7 питает последовательно соединенные идентичные и одинаково ориентированные килечные системы а, 11у, 13у, компенсируюшие к нулю Ну- компоненту земного пол  в трех пространственно разнесенных пун ктах А, Б и Г. Пункты А Б, В и Г вы бираютс  так, чтобы земное магнитное поле в них было ооинаковым. Таким образом, в пункте А компенси руютс  к нулю все ортогональные компоненты земного пол , в пункте Б компенсируютс  к нулю Н, Н,- компоненты и не компенсируютс  Н./- компонента, в пункте В компенсируютс  к нулю Ну, Н компоненты и не компенсируютс  ко понента; в пункте Г компенсируетс  к , нулю Ну компоненты и не компеисируетсЯ , компонента. Абсолютные значени  нескомпенсированных компоне тов в пунктах В, В и Г измер ютс  с помошью квантовых магнитометров, датчики 8, 9 и 10 которых располагаютс  в центре соответствующих колечных систем . Требовани  идентичности колечных систем и равенство земного пол  в пунк тах измерени  не  вл ютс  жестким. В измерении Ну- компоненчастности , с погрешностью 10 э допустимы поты грешности в компенсации Двух Других ортогональных компонент ±10 э. Предлагаема  система исключает необходимость измерени  toKOB компенсаци вли ние температурной нестабильности ко лечных систем на результат измерени  с помощью систем автоматической компенсации к нулю компонент измер емого пол  и необходимость измерени  посто нных колечных систем. 7 р е т е Н и   формула и Квантова  магнитометрическа  система, содержаща  квантовый трехкомпонентный магнитометра тройную ортогональную колечнуюсистему , отличающа с  тем,ч1Х), с целью исключени  погреишостеи,св занных с измерением токов компенсации и температурной нестабильностью колец, и повышени  точности измерений, в нее введены три идентичные пространственно разнесенные двойные ортогональные колечные системь, кольца которых соединены последовательно с соответствующими кольцами тройной ортогональной колечной системы и ориентированы таким образом, что в одной из дополнительных ролечных систем нескомпенсирована f -компонента, в другой - Ну- компонента, в третьей Н-- компонента, а в центрах этих дополнительных колечных систем размеи1ены три модульных магнитометра,  вл ющихс  индикаторами одновременно и независимоизмер емых компонент Hj, Ну, Hj. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции NP 1517682, кл. G 01 R 33/08, опублик. 1965. 2.Патент Франции № 1594433, кл. Q 01 R 33/08, опублик. 1968. 3.Козлов Л. Н. Майоршин В. В. Компонентные гепиевь1е магнйтомётрьт, в сб. Геомагнитное приборостроение. М., Наука, 1977, с. 9-15 (прототип).

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Квантовая магнитометрическая система, содержащая квантовый трехкомпонентный магнитометр и тройную ортогональную коленнуюсистему, отл ичающаяся тем,что, с целью исключения погрешностей,' связанных с измерением токов компенсации и температурной нестабильностью колец, и повышения точности измерений, в нее введены три идентичные пространственно разнесенные двойные ортогональные коленные системы, кольца которых соединены последовательно с соответствующими кольцами тройной ортогональной коленной системы и ориентированы таким образом, что в одной из дополнительных коленных систем нескомпенсирована Ну-компонента, в другой - Ну- компонента, в третьей Hj,- компонента, а в центрах этих дополнительных коленных систем размещены три модульных магнитометра, являющихся индикаторами одновременно и независимо измеряемых компонент Н*, Ну, Hg.