SU741210A1

SU741210A1 - Proton magnetometer

Info

Publication number: SU741210A1
Application number: SU2603259A
Authority: SU
Inventors: Наум Борисович Клепер; Виктор Дмитриевич Иванов; Лев Леонидович Ливотов; Виктор Иванович Николаев
Original assignee: Научно-Производственное Объединение "Геофизика"
Priority date: 1978-04-11
Filing date: 1978-04-11
Publication date: 1980-06-15

Description

1one

Предлагаемое изобретение относитс К области магнитометрической техники, в частности, к протонным магнитометрам. Известны протонные магнитометры, содержащие датчик, коммутатор, усилитель 5 системы фазовой автоподстройки частоты /ФАПЧ/, частотомер, элемент совпадени , блок управлени , счетчик, цифро-аналоговый преобразователь и амплитудный дискриминатор /1/.Ю The present invention relates to the field of magnetometric technology, in particular, to proton magnetometers. Proton magnetometers are known that contain a sensor, a switch, an amplifier 5 of a phase locked loop (PLL) system, a frequency meter, a coincidence element, a control unit, a counter, a digital-to-analog converter, and an amplitude discriminator / 1 /.

Их недостатком вл етс недостаточна надежность.Their disadvantage is insufficient reliability.

Известен автоматический протонный магнитометр, содержащий датчик, приемник сигнала ошибки, усилитель посто н- 15 Ного тока, умножитель частоты /управитель частоты/, измерительную схему /регистрирующее устройство/, опорный генератор /генератор импульсов/, реверсивный счетчик, преобразователь 20 код-напр жение и схему сравнени /бипол рный дискриминатор уровней/ /2 /. }An automatic proton magnetometer is known, which contains a sensor, an error signal receiver, a constant current amplifier, 15 Nogo current, a frequency multiplier (frequency manager), a measuring circuit / recording device /, a reference generator / pulse generator /, a reversible counter, a code-voltage converter 20 and comparison circuit / bipolar discriminator of levels / / 2 /. }

Недостатком этого магнитометра вл етс недостаточное быстродействие.The disadvantage of this magnetometer is its insufficient speed.

Целью изобретени вл етс повыше- 25The aim of the invention is to increase

-ние надежности и быстродействи . Пос- i тавленна цель достигаетс тем, что в протонный магнитометр, содержащий последовательно соединенные датчик и усилитель , подключенные к выходу последнего последовательно соединенные индикатор захвата фазовой автоподстройки частоты и элемент И и последовательно соединенные умножитель частоты и измерительный блок, второй вход которого и второй вход элемента И подключены к выходу опорного генератора, ключи настройки , подключенные своими выходами к вторым входам усилител и умножител , а входом - к выходу реверсивного счетчика , преобразователь напр жение-код, вход которого подключен к второму выходу усилител , а выходы - к входам блока сравнени кодов, выходы которого св заны с первыми входами реверсивного счетчика, в него введен элемент ШЩ, входы которого подключены к выходам измерительного блока и элемента И, а-the reliability and speed. The goal is achieved by the fact that a proton magnetometer containing a sensor and amplifier connected in series, connected to the output of the latter is connected in series to an indicator for capturing phase-locked loop and an And element and connected in series to a frequency multiplier and measuring unit, the second input of which and the second input of the element And connected to the output of the reference oscillator, setting keys connected by their outputs to the second inputs of the amplifier and multiplier, and the input to the output of the reversible counter, voltage-code converter, the input of which is connected to the second output of the amplifier, and outputs to the inputs of the code comparison unit, the outputs of which are connected to the first inputs of the reversible counter, is entered into it by an element ScSh, the inputs of which are connected to the outputs of the measuring unit and element I, but

:выход - к второму ВХОДУ ренбрсивного счетчика, а блок сравнени кодов выполней в виде двух вычитающих счетчи- ков, второго элемента И, подключенного К ИХ первым входам и двух триггеров управлени , один из которых включен между первым вычитающим счетчиком и вторым элементом И, второй триггер управлени входами подключен к выходу второго вычитающего счетчика, а выходами - к выходам блока .сравнени кодов, второй вход второго элемента И св зан . с выходом генератора опорного напр жени , а вторые входы упом «утых счетчиков - со входами блока сравнени кодов .: the output is sent to the second INPUT of the counting counter, and the code comparison unit is executed as two subtractive counters, the second And element connected To THEIR first inputs and two control triggers, one of which is connected between the first subtractive counter and the second And element, the second the input control trigger is connected to the output of the second subtractive counter, and the outputs to the outputs of the code comparison block; the second input of the second element I is connected. with the output of the reference voltage generator, and the second inputs of the aforementioned meters are with the inputs of the code comparison unit.

На чертеже Нредставлена функциональна схема предлагаемого протонного ма- ; гнитометра с автоматической настройкой .In the drawing A functional diagram of the proposed proton ma- is presented; gnitometra with automatic tuning.

Выход датчика 1 через последовательно соединеннь1е усилитель 2 и умножитель частоть 3 подключен к входу измерительного 6jioKa 4. Выход усилител 2, кроме того, йодключен к входу преобразовател напр жение-код 5 и к входу индикатора захвата фазовой автоподстройки 6, второй вход которого подключен k выходу умножител 3 j а вУход k одному из входов элемента И 7. Второй вход элемента И 7 и второй вход измерительного блока 4 подключен к выходу .опорного генератора 8, а выход элемента И 7 подключен к одному из выходов элемента ИЛИ 9, второй вход которого подключен к выходу измерительного блока 4. Выход элемента ИЛИ 9 подклю ,чен к счетному входу реверсивного счетчика 10, выходы разр дов которого подключены к выходам кличей настройки 1. Выходы ключей 1 подключены к управл ющим входам усилител 2 и умножиI тел 3.Sensor 1 output through a series-connected amplifier 2 and frequency multiplier 3 is connected to measuring 6jioKa 4. The output of amplifier 2 is also connected to the input of voltage converter code 5 and to the input of capture indicator of phase-locked loop 6, the second input of which is connected to the k output multiplier 3 j and V khod k one of the inputs of the element And 7. The second input of the element And 7 and the second input of the measuring unit 4 is connected to the output of the reference generator 8, and the output of the element And 7 is connected to one of the outputs of the element OR 9, the second input of which It is connected to the output of the measuring unit 4. The output of the OR 9 element is connected to the counting input of the reversible counter 10, the outputs of which bits are connected to the outputs of tuning custom 1. The outputs of the keys 1 are connected to the control inputs of the amplifier 2 and the multiplication bodies 3.

Выходы преобразовател напр жение-код подключены к входам схемы сравнени кодов 12, а именно, к установочным ;входам двух вычитающих счетчиков 13 и -.14. Кроме указанных вычитающих счетчиков , в состав схемь1 ср а.внени вход т .также управл ющий триггер 1.5, элемент И 16 и управл ющий триггер 17. Выход первого вычитающего счетчика 13 подключен к входу первого управл ющего триггера 15, выход которого подключен к одному из входов элемента И 16, вторым входом подключенного к выходу опорного генератора 8, а выходом - к счетным входам рчетчиков 13 и 14.The outputs of the voltage-code converter are connected to the inputs of the comparison circuit 12, namely, to the installation; the inputs of the two subtractive counters 13 and -.14. In addition to the indicated subtracting counters, the control trigger 1.5, the AND 16 element and the control trigger 17 are also included in the circuit 1, as well as the control trigger 17. The output of the first subtractive counter 13 is connected to the input of the first control trigger 15, the output of which is connected to one of the inputs of the element And 16, the second input connected to the output of the reference generator 8, and the output to the counting inputs of the counters 13 and 14.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В первый момент времени после включени магнитометра контуры усилител 2At the first instant of time after turning on the magnetometer, the circuits of the amplifier 2

и у; 1ножител 3 расстроены 1ак как состо нТГё рёЪерсивного сТетчика 10 и, соответственно, ключей настройки 11 произвольно. При этом на выходе катора захвата фазовой автоподстройки 6 - разрешающий потенциал. Элемент И 7 открыт и пропускает частоту от опорного генератора 8 через эдемент ИЛИ 9 на счетный вход реверсивного счетчика 10, который, переключа сь, осуществл ет and at; 1 multiplier 3 is upset 1a as the state of ntGyo rearsive sTetchik 10 and, accordingly, the keys of setting 11 are arbitrary. In this case, at the output of the catcher of capturing phase-locked loop 6, the resolving potential. Element And 7 is open and passes the frequency from the reference generator 8 through the element OR 9 to the counting input of the reversing counter 10, which, when switched, performs

10 перебор кодов настройки. Как только код настройки окажетс соответствующим ,необходимому поддиапазону /на поддиапазоны разбит весь диапазон измер емого магнитного пол /, срабатывает ин5 дикатор захвата 6 и закрывает элемент И 7. Реверсивный счетчик 10 прекращает свою работу и его выходы соответствуют коду настройки, при котором осуществлен захват фазовой автоподстрой0 ки.10 brute force setting codes. As soon as the setup code turns out to be appropriate, the required subrange / subbands divide the entire range of the measured magnetic field /, the capture indicator 6 triggers and closes AND 7. Reversing counter 10 stops its operation and its outputs correspond to the setup code that captures the phase avtopodstroy0 ki.

Одновременно напр жение уровн сигнала дерной процессии с выхода усилител 2 постуЬйет на вход преобразовател нaпt) жeнй.e-kdД 5, в котором At the same time, the voltage level of the nuclear procession from the output of the amplifier 2 will be fed to the input of the converter, naptt) zheny.e-kdD 5, in which

5 преоб зазуетсй и Цифровой код.5 trans. And numeric code.

Цифровой код уровн сигнала дерной процессии записываетс в качестве исходных состо ний в вычитающие счетчики 13 и 14, причем в счетчик 13 The digital code of the signal level of the nuclear procession is recorded as initial states in the subtractive counters 13 and 14, and in counter 13

0 записываетс цифровой код уровн сигнала за предыдущий цикл работы магнитометра (Y.J, ) , а в 14 ,код уровн сигнала рассматриваемого цикла (tn ° команде срабатывает 0, the digital code of the signal level for the previous cycle of operation of the magnetometer (Y.J,) is recorded, and at 14, the signal level code of the considered cycle (tn ° command is triggered

5 триггер управлени 15 и открывает элемент И 16. Импульсы от опорного генератора В через открытый элемент И 9 поступает на счетные входы счетчиков 13 и 14, Импульс переполнени 5 control trigger 15 and opens element AND 16. Pulses from reference generator B through open element AND 9 are fed to the counting inputs of counters 13 and 14. Overflow pulse

0 счетчика 13 переб()асывает триггер 15 и закрывает элемент И 16. При этом, в зависимости от соотношени кодов, на выходе счетчика 14 либо по витс им5 пульс переполнени /при условии/ , tfL п-1 либо импульса переполнени не будет /при условии/ ift В случае отсутстви импульса переполнени на выходе счетчика 14 триггер 17 останетс в исходном нулевом состо нии, а в случае наличи импульса переполнени триггер 17 переброситс в единичное состо ние, Нулевое плечо триггеров 17 управл ет входом пр мой счет, а единичное плечо - входом обратный счет реверсивного счетчика 10. На счетный вход счетчика 10 через элемент ИЛИ 9 поступает одиночный импульс, вырабатываемый измерительным блоком 4 в каждом цикле работы магнитометра. Состо ние триггеров реверсивного счетчика 10 вл етс КОДОМ настройки, который управл ет переключением ключей настройки 1 1 . Устройство, в котором автоматическа настройка осуществл етс по экстремальному значению уровн сигнала дерной процессии независимо от моду ,л вектора магнитной индукции /практически в любой точке Земли/, обладает большей надежностью в части настройкипо поддиапазонам, в сравнении с известными магнитометрами того же тип Кроме того, схема автоматического протонного магнитометра полностью реа лизуетс на элементах цифровой техник и поэтому не содержит настраиваемых элементов, что экoнo ичecки выгодно в услови х серийного изготовлени , а так же в эксплуатации, так как реализаци аппаратуры на элементах цифровой техни ки принципиально повышает ее надежност В протонных магрштометрах, выпускаемых промыишенностью, диапазон измер емого магнитного пол обычно разбит на поддиапазоны и число этих поддиапазонов дл различных типов магнитометров составл ет несколько дес тков, а в некоторых особых случа х - несколько сотен . Врем выхода на режим измерени в таких магнитометрах зависит как от числа поддиапазонов, так и от длительностей циклов работы магнитометра, и в общем случае, например, дл морских магнитометров может составл ть I час Ускоренный перёбор кодов настройки ,в предлагаемом магнитометре позвол ет увеличить быстродействие и исключить потерю информации при любых циклах ра;боты магнитометра. Кроме того, предлагаемый автоматический магнитометр позвол ет исключить посто нное обслуживание аппаратуры оператором. Формул а изобре1ени Протонный магнитометр, содержащий последовательно соединенные датчик и усилитель, подключенные,к выходу последнего , последовательно соединенные индикатор.захвата фазовой автоподстройки частоты и элемент И и последовательно соединенные умножитель частоты и измерительный блок, второй вход которого и второй вход элемента И подключены к выходу опорного генератора, ключи настройки, подключенные своими выходами к вторым входам усилител и умножител , а входом - к выходу реверсивного счетчика, преобразователь напр жение-код , вход которого пoдкnдJчeн к второму выходу усилител , а выводы - к входам блока сравнени кодов,выходы которого св заны с первыми входами реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ и- йс тем, что, с целью повышени надежности и быстродействи магнитометра, в него введен элемент Ш1И, входы которого подключены к выходам измерительного блока и элемента И, а выход - к второму входу реверсивного счетчика, а блок сравнени .кодов выполнен в виде двух вычитающих счетчиков, второго элемента И, подключенного к их первым входам и двух триггеров управлени , один из которых включен между первым вычи- i тающим счетчиком и вторым элементом И, второй триггер управлени вводами подключен к выходу второго вычитающего счетчика, а выходами - к выходам блока сравнени кодов, второй вход второго элемента И св зан с выходом генератора опорного напр жени , а вторые входы упом нутых счетчиков - с входами блока сравнени кодов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе. 1.Авторское свидетельство СССР № 542154, С 01 Р 33/08, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР i № 580536, С 01 Р 3/15, 1975.0 counter 13 brid () asks trigger 15 and closes the element And 16. At the same time, depending on the ratio of codes, the output of the counter 14 or Vits im5 overflow pulse / subject to condition /, tfL p-1 or no overflow pulse / condition / ift In the absence of an overflow pulse at the output of counter 14, the trigger 17 will remain in the initial zero state, and in the case of an overflow pulse, the trigger 17 is transferred to the single state, the Zero shoulder of the trigger 17 controls the direct count input, and the single shoulder input reverse account reversing counter 10. The counter input of the counter 10 through the element OR 9 receives a single pulse generated by the measuring unit 4 in each cycle of the magnetometer. The flip-flop trigger status of the counter 10 is a tuning CODE that controls the switching of the tuning keys 1 1. A device in which automatic tuning is performed at the extreme value of the signal level of a nuclear procession regardless of mode, l of the magnetic induction vector (practically at any point of the Earth), has greater reliability in terms of tuning by subbands, in comparison with the known magnetometers of the same type. The scheme of an automatic proton magnetometer is fully implemented on the elements of a digital technician and therefore does not contain any configurable elements, which is economically advantageous under conditions of mass production , as well as in operation, since the implementation of equipment on the elements of digital technology essentially increases its reliability. In proton magnetic meters produced by industry, the range of the measured magnetic field is usually divided into sub-bands and the number of these sub-bands for various types of magnetometers is several tens, and in some special cases, several hundred. The time taken to enter the measurement mode in such magnetometers depends both on the number of subranges and the durations of the magnetometer operation cycles, and in the general case, for example, for marine magnetometers it can be I hour Accelerated selection of tuning codes, in the proposed magnetometer it can increase the speed and eliminate loss of information during any cycles of operation of the magnetometer. In addition, the proposed automatic magnetometer makes it possible to eliminate the constant maintenance of the equipment by the operator. Formula of the invention A proton magnetometer containing a sensor and amplifier connected in series, connected to the output of the latter, connected in series. Phase-locked locking indicator and element And and serially connected frequency multiplier and measuring unit, the second input of which and the second input of element And connected to the output reference oscillator, tuning keys connected by their outputs to the second inputs of the amplifier and multiplier, and the input to the output of the reversible counter, the converter for example code, the input of which is connected to the second output of the amplifier, and the conclusions to the inputs of the code comparison unit, the outputs of which are connected to the first inputs of the reversible counter, in order to increase the reliability and the speed of the magnetometer, an element S1I is entered into it, the inputs of which are connected to the outputs of the measuring unit and element I, and the output - to the second input of the reversible counter, and the comparison unit of the codes made in the form of two subtractive counters, the second element I connected to their first inputs and two triggers The first trigger control input is connected to the output of the second subtractive counter, and the outputs are connected to the outputs of the code comparison unit, the second input of the second I element is connected to the output of the reference voltage generator. the second inputs of the said counters are with the inputs of the code comparison unit. Sources of information taken into account in the examination. 1. USSR author's certificate No. 542154, C 01 R 33/08, 1975. 2. USSR author's certificate i No. 580536, C 01 R 3/15, 1975.

/М 8/ M 8

fSfS

5five

66

иand

//

/7/ 7

XX

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A proton magnetometer comprising a serially connected sensor and an amplifier connected to an output of the latter, serially connected to an indicator for capturing a phase-locked loop and an And element, and a series-connected frequency multiplier and a measuring unit, the second input of which and the second input of the element And connected to the output of the reference generator, tuning keys connected by their outputs to the second inputs of the amplifier and multiplier, and the input to the output of the reverse counter, voltage converter code, the input of which is connected to the second output of the amplifier, and the conclusions are connected to the inputs of the code comparison unit, the outputs of which are connected to the first inputs of the reverse counter, characterized in that, in order to increase the reliability and speed of the magnetometer, an OR element is inserted into it whose inputs are connected to the outputs of the measuring unit and the And element, and the output is to the second input of the reversible counter, and the code comparison unit is made in the form of two subtracting counters, the second And element connected to their first inputs and two control triggers , one of which is connected between the first subtracting counter and the second AND element, the second input control trigger: connected to the output of the second subtracting counter, and the outputs to the outputs of the code comparison unit, the second input of the second And element is connected to the output of the reference voltage generator, and the second inputs of the mentioned counters - with the inputs of the code comparison unit.