SU750407A1 - Magnetometer - Google Patents

Magnetometer Download PDF

Info

Publication number
SU750407A1
SU750407A1 SU782610482A SU2610482A SU750407A1 SU 750407 A1 SU750407 A1 SU 750407A1 SU 782610482 A SU782610482 A SU 782610482A SU 2610482 A SU2610482 A SU 2610482A SU 750407 A1 SU750407 A1 SU 750407A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
frequency
input
output
detector
generator
Prior art date
Application number
SU782610482A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Андреевич Глущенко
Вадим Иванович Курочкин
Аркадий Яковлевич Лаптиенко
Виталий Васильевич Пермяков
Original Assignee
Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Донецкого Физико-Технического Института
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 Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Донецкого Физико-Технического Института filed Critical Специальное Конструкторско-Технологическое Бюро Донецкого Физико-Технического Института
Priority to SU782610482A priority Critical patent/SU750407A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU750407A1 publication Critical patent/SU750407A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Description

(54) МАГНИТОМЕТР(54) MAGNETOMETER

Изобретение относитс  к магнитным измерени м и может быть использовано в аппаратуре дл  измерени  магнитных полей на основе метода  дер- 5 ного магнитного резонанса.The invention relates to magnetic measurements and can be used in apparatus for measuring magnetic fields based on the nuclear magnetic resonance method.

Известен магнитометр, предназначенный дл  измерени  напр женности магнитного пол . Магнитометр содержит пороговыйгенератор, который св  jQ зан с датчиком сигнала  дерного магнитного резонанса (ЯМР) и синхронным детектором, вырабатывающим сигнал ошибки дл  управлени  частотой порогового генератора таким образом, что бы сохран лись резонансные услови  1.A magnetometer is known for measuring the intensity of a magnetic field. The magnetometer contains a threshold generator, which is coupled to a nuclear magnetic resonance signal (NMR) sensor and a synchronous detector, which generates an error signal to control the frequency of the threshold generator in such a way that the resonance conditions 1 are maintained.

Недостатком данного устройства  вл етс  отн осительно мала  точность измерений напр женности магнитного 20 пол  , котора  определ етс , кроме собственной ширийы линии ЯМР еще и стабильностью частоты колебаний порогового генератора и однородностью измер емого магнитного пол . 25The disadvantage of this device is the relatively low accuracy of measurements of the intensity of the magnetic field, which is determined, besides its own width of the NMR line, also by the stability of the oscillation frequency of the threshold generator and the uniformity of the measured magnetic field. 25

Из известных устройств дл  измерени  напр женности магнитного пол  наиболее близким по технической сущности , и достигаемому результату  в п етс  устройство, которое содержит JQOf the known devices for measuring the strength of the magnetic field, the closest to the technical essence, and the achieved result is a device that contains JQ

датчик ЯМР, генератор высокой частоты , усилитель высокой частоты, детектор, усилит.ель низкой частоты. Ключ, систему автоматической подстройки частоты, включающую низкочастотный синхронный детектор, генератор точного поиска и избирательный усилитель 2 .NMR sensor, high frequency generator, high frequency amplifier, detector, low frequency amplifier. A key, an automatic frequency control system that includes a low-frequency synchronous detector, a precise search generator and a selective amplifier 2.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При отсутствии сигнала ЯМР включаетс  генератор точного поиска, напр жение с которого поступает на реактивный элемент генератора высокой частоты и измен ет частоту генератора до тех пор, пока не по витс  сигнал ЯМР с двойной частотой модул ции , что будет соответствовать выполнению точных резонансных условий. Данный сигнал выдел етс  избирательным усилителем, ,который через ключ отключает генератор точного поиска и замыкает систему слежени . На выходе синхронного детектора по вл етс  посто нное напр жение, под воздействием которого частота гене.ратора высокой частоты точно подстра иваетс  к резонансному значению.Недостаток известного устройства - низка  разрешающа  способность и точность измерений напр женности магнитного пол  ввиду низкой стабильности частоты генератора высокой частоты. Целью изобретени   вл етс  повы .шение точности измерений и разре (шающей способности. Поставленна  цель достигаетс  тем,что в магнитометр, содержащий последовательно соединенные пороговый генератор высокой частоты, детектор и синхронный детектор, модул тор , выход которого св зан со вторым входом синхронного детектора, датчик  дерного магнитного резонанса и регистрирующий прибор, введены механизм перемещени  датчика, кинематически св занный с пороговым ге нератором высокой частоты и упом нутым датчиком, а электрически - со входом регистрирующего прибора, а также последовательно соединенные ин тегратор, переключатель режимов работы , управл емый эталон частоты и высокочастотный фазовый детектор, второй вход которого подключен ко второму выходу порогового генератора , к управл емому входу которого . через переключатель режимов работы подключен выход высокочастотного фа зового детектора, вход интегратора св зан с вЕ 1ходом синхронного дет тора, а его выход - со вторым входо регистрирующего прибора. Функциональна  схема устройства представлена на чертеже. Устройство состоит из датчика ЯМР 1, помещенного в измер емую маг нитную систему 2, порогового генера тора высокой частоты 3, детектора 4 низкочастотного синхронного детектора 5, модул тора б, управл емого эталона частоты 7, высокочастотного фазового детектора 8, интегратора 9 переключател  10 режимов работы, ме ханизма перемещени  11 датчика ЯМР двухкоордиНатного самописца 12, катушек модул ции 13. В магнитную систему 2 помещен да . чик ЯМР 1 порогового генератора высокой частоты 3. Сигнал с генератора 3 подаетс  на детектор 4, выходной сигнал которого подаетс  на оди из входов и.ч. синхронного детектора И, на второй вход которого подае с  опорный .сигнал с модул тора 6. В ход}лой сигнал низкочастотного синхр ного детектора подаетс  на вход интегратора 9, выход которого соедине через переключатель 10, в положении А - с управл емым входом порогового генератора 3, в положении В - со вх дом управл емого эталона частоты 7, выходной сигнал которого поступает на вход высокочастотного фазового д тектора 8, на второй вход которого поступает сигнал с высокочастотног выхода порогового генератора 3, выходной сигнал высокочастотного фазового детектора 8 поступает на управл емый вход порогового генератора 3. Устройство работает следующим образом . Магнитометр работает в режиме слежени . Сигнал ЯМР порогового генератора 3, продетектированный детектором 4, поступает на низкочастотный синхронный детектор 5, напр жение с которого поступает на вход интегратора 9, выходное напр жение с которого поступает на вход управл емого эталона частоты 7 подстраива  частоту его до совпадени  с частотой резонансного ЯМР поглощени  fp . Высокочастотное -напр жение частоты fp с эталона 7 сравниваетс  в в.ч. фазовом детекторе 8 с поступающим с порогового генератора 3 высокочастотным сигналом и сигнал ошибки с в.ч. фазового детектора 8 управл ет реактивным элементом порогового генератора 3, подстраива  частоту его до совпадени  с частотой эталона 7, котора , в свою очередь, подстраиваетс  до равенства частоте резонансного ЯМР по- . глощени  fp . Измер   частоту порогового генератора 3 и использу  известное равенство f --S- U т Р27Г Н где fp - резонансна  частота ЯМР поглощени  ; у - гиромагнитное отношение  дер спинсодержащего вещества датчика сигнала ЯМР; Н - напр женность измер емого . магнитного пол , измер ют по сути величину напр женности магнитного пол  измер емой магнитной системы. Введение интегратора в систему фазовой автоподстройки частоты (ФЛПЧ) обеспечивает астатизм системы ФАПЧ, что позвол ет повысить точность системы ФАПЧ, а следовательно, и точность измерений напр жённости магнитного пол  путем снижени  статической ошибки в системе ФАПЧ. Магнитометр с введенным в него переключателем 10 режимов работ работает следующим образом; В положении А переключател  10 сигнал ЯМР порогового генератора 3 поступает на детектор 4, выходной сигнал которого поступает на вход низкочастотного синхронного детектора 5, выходное напр жение которого через интегратор 9 и переключатель 10 управл ет частотой порогового генератора 3 таким образом, чтобы частота его следила за полем дл  выполнени  равенства (1). В положении В переключател  10 напр жение низкочастотного синхронного детектора 5 через интегратор 9 и переключатель 10 управл ет частотойIn the absence of an NMR signal, an accurate search generator is turned on, the voltage from which is supplied to the reactive element of the high-frequency generator and changes the generator frequency until the NMR signal with a double modulation frequency appears, which will correspond to the fulfillment of exact resonance conditions. This signal is extracted by a selective amplifier, which, through the key, turns off the generator of the exact search and closes the tracking system. A constant voltage appears at the output of the synchronous detector, under the influence of which the frequency of the high frequency generator exactly adjusts to the resonance value. The disadvantage of the known device is the low resolution and accuracy of the magnetic field intensity measurements due to the low frequency stability of the high frequency generator. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy and resolution. The goal is achieved by including a magnetometer containing a series-connected high-frequency threshold generator, a detector and a synchronous detector, a modulator, the output of which is connected to the second input of the synchronous detector, a magnetic nuclear resonance sensor and a recording device, a sensor displacement mechanism, kinematically connected with a high frequency threshold generator and said sensor, is introduced, and electrically with an input meters of the recording device, as well as serially connected integrator, mode switch, controlled frequency standard and high-frequency phase detector, the second input of which is connected to the second output of the threshold generator, and the output of the high-frequency phase detector is connected to the control input of which. The integrator input is connected to the EVE of the synchronous detector, and its output is connected with the second input of the recording device. Functional diagram of the device shown in the drawing. The device consists of an NMR sensor 1 placed in the measured magnetic system 2, a high-frequency threshold generator 3, a detector 4 of a low-frequency synchronous detector 5, a modulator b, a controlled frequency reference 7, a high-frequency phase detector 8, an integrator 9 of a switch 10 modes operation, the mechanism of movement 11 of the NMR sensor of the two-coordinate recorder 12, the modulation coils 13. The magnetic system 2 is placed yes. NMR 1 of the high-frequency threshold generator 3. The signal from generator 3 is fed to detector 4, the output of which is fed to one of the inputs i.h. synchronous detector I, to the second input of which the flow from the reference signal from modulator 6. In turn} the low-frequency synchronous detector signal is fed to the input of the integrator 9, whose output is connected through switch 10, in position A with a controlled input of the threshold generator 3, in position B - with the input of the controlled frequency standard 7, the output of which is fed to the input of the high-frequency phase detector 8, the second input of which receives the signal from the high-frequency output of the threshold generator 3, the output signal of the high-frequency phase detector 8 is fed to a controllable oscillator input threshold 3. The apparatus operates as follows. The magnetometer operates in tracking mode. The NMR signal of the threshold generator 3, detected by detector 4, is fed to a low-frequency synchronous detector 5, the voltage from which is fed to the input of integrator 9, the output voltage from which is fed to the input of a controlled frequency standard 7, adjusting its frequency to coincide with the frequency of the resonant NMR absorption fp. The high frequency voltage frequency fp from reference 7 is compared in h.ch. phase detector 8 with a high-frequency signal coming from the threshold generator 3 and an error signal with h.ch. the phase detector 8 controls the reactive element of the threshold generator 3, adjusting its frequency to match the frequency of the reference 7, which in turn adjusts to equal the frequency of the resonance NMR. fp. Measure the frequency of the threshold oscillator 3 and use the well-known equation f --S- U t R27G N where fp is the resonant absorption NMR frequency; y is the gyromagnetic ratio of the nucleus spin-containing substance of the NMR signal sensor; H is the intensity of the measured. The magnetic field is essentially measured by the magnitude of the magnetic field of the measured magnetic system. The introduction of an integrator into a phase locked loop (FLPC) system provides astatism of the PLL system, which allows improving the accuracy of the PLL system and, consequently, increasing the accuracy of measuring the magnetic field strength by reducing the static error in the PLL system. A magnetometer with a switch of 10 operation modes introduced into it works as follows; In position A of switch 10, the NMR signal of the threshold generator 3 is fed to detector 4, the output of which is fed to the input of a low-frequency synchronous detector 5, the output voltage of which through the integrator 9 and switch 10 controls the frequency of the threshold generator 3 so that its frequency field for equality (1). In the position B of the switch 10, the voltage of the low-frequency synchronous detector 5 through the integrator 9 and the switch 10 controls the frequency

Claims (1)

Формула изобретенияClaim Магнитометр, содержащий последовательно соединенные пороговый генератор высокой частоты, детектор и синхронный детектор, модулятор, выход которого связан со вторым входом синхронного детектора, датчик ядерного магнитного резонанса и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и разрешающей способности, в него введены механизм перемещения датчика, кинематически связанный с пороговым генератором высокой частоты и упомянутым датчиком, а электрически - со входом регистрирующего прибора, а также последовательно соединенные интегратор, .переключатель режимов работы, управляемый эталон частоты и высокочастотный фазовый детектор, второй вход которого подключен ко второму выходу порогового генератора, к управляемому входу которого через переключатель режимов работы' подключен выход высокочастотного фазового детектора, вход интегратора связан с выходом синхронного детектора, а его выход - со вторым входом регистрирующего прибора.A magnetometer comprising a threshold high-frequency oscillator connected in series, a detector and a synchronous detector, a modulator, the output of which is connected to the second input of the synchronous detector, a nuclear magnetic resonance sensor and a recording device, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurements and resolution, it introduced a mechanism for moving the sensor, kinematically connected with a threshold high-frequency generator and the aforementioned sensor, and electrically - with the input of the recording device, as well as integrally connected integrator, an operating mode switch, a controlled frequency standard and a high-frequency phase detector, the second input of which is connected to the second output of the threshold generator, to the controlled input of which a high-frequency phase detector output is connected via the operating mode switch, the integrator input is connected to the output of a synchronous detector, and its output is with the second input of the recording device.
SU782610482A 1978-05-03 1978-05-03 Magnetometer SU750407A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782610482A SU750407A1 (en) 1978-05-03 1978-05-03 Magnetometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782610482A SU750407A1 (en) 1978-05-03 1978-05-03 Magnetometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU750407A1 true SU750407A1 (en) 1980-07-23

Family

ID=20762377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782610482A SU750407A1 (en) 1978-05-03 1978-05-03 Magnetometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU750407A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2799401C1 (en) * 2022-02-02 2023-07-05 Общество с ограниченной ответственностью "Новые спинтронные технологии" (ООО "НСТ") Device for measuring weak magnetic fields

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2799401C1 (en) * 2022-02-02 2023-07-05 Общество с ограниченной ответственностью "Новые спинтронные технологии" (ООО "НСТ") Device for measuring weak magnetic fields

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2602835A (en) Microwave spectroscopy
US4110681A (en) NMR field frequency lock system
Baker et al. High stability nuclear magnetic resonance spectrograph
US2772391A (en) Recording magnetometric apparatus of the nuclear-resonance type
GB1602913A (en) Pulsed nuclear magnetic resonance spectrometers
US3287629A (en) Gyromagnetic resonance methods and apparatus
NO162563B (en) CATALYST COMPONENTS FOR POLYMERIZATION OF OLEFINES.
SU750407A1 (en) Magnetometer
US4209746A (en) Magnetic field gradient measuring device
US2837649A (en) Stabilizer for microwave oscillators
JPH0225140B2 (en)
Akay et al. A new weak field double resonance NMR spectrometer
US3728614A (en) Optical magnetometer using a depumping signal formed by frequency modulating the output of a variable frequency oscillator with two alternating fixed frequency oscillators
US4210861A (en) Fourier-transform nuclear gyromagnetic resonance spectrometer
US4339717A (en) Nuclear magnetic resonance spectrometer
US3222593A (en) Measuring the characteristics of a magnetic field at any given point by nuclear resonance
US3173083A (en) Gyromagnetic resonance method and apparatus
US3496454A (en) Frequency tracking magnetic field regulator employing means for abruptly shifting the regulated field intensity
Smith et al. An improved super-regenerative spectrometer for nuclear quadrupole resonance spectroscopy
US3534252A (en) Method and apparatus for obtaining high resolution nuclear magnetic resonance spectra
US3056080A (en) Paramagnetic wavementer
JPS6123953A (en) Nuclear magnetic resonance device
SU438345A1 (en) Optically pumped quantum magnetometer
SU434355A1 (en) QUANTUM MAGNETOMETER
SU813343A1 (en) Magnetometer