SU890283A1 - Component magnetometer - Google Patents

Component magnetometer Download PDF

Info

Publication number
SU890283A1
SU890283A1 SU792729845A SU2729845A SU890283A1 SU 890283 A1 SU890283 A1 SU 890283A1 SU 792729845 A SU792729845 A SU 792729845A SU 2729845 A SU2729845 A SU 2729845A SU 890283 A1 SU890283 A1 SU 890283A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
component
magnetometer
sensors
axis
windings
Prior art date
Application number
SU792729845A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Константинович Доломанский
Владимир Михайлович Рыжков
Игорь Михайлович Федоров
Original Assignee
Институт геофизики Уральского научного центра АН СССР
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 Институт геофизики Уральского научного центра АН СССР filed Critical Институт геофизики Уральского научного центра АН СССР
Priority to SU792729845A priority Critical patent/SU890283A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU890283A1 publication Critical patent/SU890283A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения трех составляющих вектора напряженности однородного постоянного или медленно изменяющегося магнитного поля, например, при геофизических исследованиях магнитного поля Земли.The invention relates to measuring technique and can be used to simultaneously measure the three components of the intensity vector of a uniform constant or slowly changing magnetic field, for example, during geophysical studies of the Earth's magnetic field.

Известна компонентная магнитометрическая система, которая содержит трехкомпонентный магнитометр Ханле, 1 используемый в качестве нуль-органа и размещенный в центре тройной ортогональной колечной системы, три блока автоматической компенсации, три модульных магнитометра, расположенных ’ в центрах трех пространственно разнесенных двойных ортогональных конечных систем, соединенных последовательно с соответствующими блоками * компенсации и кольцами тройной системы [1] .Known component magnetometric system, which contains a three-component Hanle magnetometer, 1 used as a zero-organ and located in the center of a triple orthogonal ring system, three automatic compensation units, three modular magnetometers located in the centers of three spatially separated double orthogonal end systems connected in series with corresponding compensation blocks * and rings of the triple system [1].

Недостатком известной системы является излишняя сложность и значитель2 ные размеры из-за наличия в его составе сложного трехкомпонентного магнитометра и тройной ортогональной колечной системы, необходимых для полной компенсации поля в объеме трехкомпонентного датчика.A disadvantage of the known system is its excessive complexity and considerable size due to the presence of a complex three-component magnetometer and a triple orthogonal ring system, which are necessary for complete field compensation in the volume of a three-component sensor.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.The purpose of the invention is to increase the reliability of the device.

Указанная цель достигается тем, что в компонентный магнитометр, содержащий три пространственно разнесенные двойные ортогональные колечные обмотки, оси колец которых попарно параллельны, и три блока автоматической компенсации, выходы каждого из которых подключены к последовательно соединенной паре колец с параллельными осями, дополнительно введены три однокомпонентных датчика, . размещенные в центрах двойных коленных обмоток и подключенные выходами к блокам автоматической компенсации.This goal is achieved by the fact that in the component magnetometer containing three spatially spaced double orthogonal ring windings, the axes of the rings of which are pairwise parallel, and three automatic compensation units, the outputs of each of which are connected to a series-connected pair of rings with parallel axes, three additional one-component sensors are additionally introduced ,. located in the centers of double knee windings and connected by outputs to automatic compensation units.

На чертеже представлена блоксхема устройства.The drawing shows a block diagram of the device.

Устройство содержит три однокомпонентных датчика 1-3 магнитного поля, ориентированные вдоль осей, например, декартовой системы координат X, У, Z, три пространственно < разнесенные двойные ортогональные конечные обмотки 4-1 по оси У, -4-2 по оси Z,. 5_1 по оси X, 52 по оси Z,6-1 по оси У, 6-2 по оси X, в центрах которых размещены датчики три блока 7-9 автоматической компенсации. Вход блока 7 соединен с выходом датчика 1, а его выход подключен к кольцам 5-1 и 6-2. Аналогично вход блока 8 компенсации подсоединен к выходу датчика 2, его выход - к кольцам 4-1 и 6-1 и т.д.The device contains three one-component sensors 1-3 of the magnetic field, oriented along the axes, for example, the Cartesian coordinate system X, Y, Z, three spatially spaced double orthogonal end windings 4-1 along the Y axis, -4-2 along the Z axis. 5 _ 1 along the X axis, 52 along the Z axis, 6-1 along the Y axis, 6-2 along the X axis, in the centers of which the sensors are located three blocks 7-9 of automatic compensation. The input of block 7 is connected to the output of the sensor 1, and its output is connected to rings 5-1 and 6-2. Similarly, the input of the compensation unit 8 is connected to the output of the sensor 2, its output to the rings 4-1 and 6-1, etc.

В качестве.датчика поля в рассматриваемой системе может быть использован, например, квантовый однокомпонентный магнитометр, состоящий из источника циркулярно поляризованного резонансного света накачки, поглощающей ячейки, фотоприемника, радиочастотной катушки, ось которой направлена перпендикулярно лучу накачки, усилителя фазового детектора, управляемого по частоте генератора (не показано).As a field sensor in the system under consideration, for example, a quantum one-component magnetometer can be used, consisting of a circularly polarized resonant pump light source, an absorbing cell, a photodetector, an RF coil, whose axis is perpendicular to the pump beam, an amplifier of a phase detector controlled by the frequency of the generator (not shown).

Магнитометр работает на первом боковом параметрическом резонансе. Частота генератора подстраивается к нулю резонанса сигналом с фотодетектора. Таким образом,,на выходе магнитометра появляется сигнал, частота которого связана с измеряемой компонентной Н поля соотношением о Н= V , где J - гидромагнитное отношение для атомов рабочего вещества, находящихся в поглощающей ячейке.The magnetometer operates at the first lateral parametric resonance. The frequency of the generator is adjusted to zero resonance signal from the photodetector. Thus, a signal appears at the output of the magnetometer, the frequency of which is related to the measured component Н of the field by the relation о Н = V, where J is the hydromagnetic ratio for the atoms of the working substance in the absorbing cell.

При умеренных требованиях к точности измерения в качестве датчика поля в магнитометре может использоваться, например, феррозондовый магнитометр. И в этом случае для уменьшения погрешности измерений необходимо скомпенсировать неизмеряемые компоненты поля, ортогональные оси феррозонда.With moderate requirements for measurement accuracy, for example, a flux-gate magnetometer can be used as a field sensor in a magnetometer. And in this case, to reduce the measurement error, it is necessary to compensate for the immeasurable field components orthogonal to the axis of the flux gate.

Таким образом, при построении компонентной магнитометрической системы на основе, например, упомянутых однокомпонентных датчиков, необходимо в трех различных пунктах (А,Б и В) разместить соответствующим образом сориентированные в пространстве оцнокомпонентные дат |чики, и в каждом из этих пунктов скомпенсировать неизмеряемые составляющие поЛя.Thus, when constructing a component magnetometric system based on, for example, the mentioned one-component sensors, it is necessary to place appropriately oriented spatial components in three different points (A, B and C), and to compensate for the non-measurable field components in each of these points .

Устройство работает следующим об$ разом.The device works as follows.

На выходе датчика 1 появляется сигнал, пропорциональный компоненте поля Нх . Блок 7 автоматической компенсации, используя этот сигнал, Ю создает в конечных обмотках 5”1 и 6-2 токи, компенсирующие составляющую Нх в объеме датчиков 2 и 3. Аналогично магнитометр 2 вырабатывает сигнал, зависящий от величины 15 компоненты Ну . Блок 8 компенсации и конечные обмотки 4-1, 6-1 уничтожают составляющую Ну в пунктах, в которых расположены датчики 1 и 3.At the output of sensor 1, a signal appears proportional to the field component H x . Block 7 automatic compensation using this signal, Yu creates in the final windings 5 ”1 and 6-2 currents that compensate for the component N x in the volume of the sensors 2 and 3. Similarly, the magnetometer 2 generates a signal depending on the value 15 of the component Well. Compensation block 8 and the final windings 4-1, 6-1 destroy the Well component at the points in which the sensors 1 and 3 are located.

И, наконец, выходной ток блока 9 ком20 пенсации, пропорциональный компоненте Hz, протекая по конечным обмоткам 4-2 и 5_2, компенсирует составляющую Hz в объеме датчиков 1 и 2.And finally, the output current of the compensation unit 9, proportional to the Hz component, flowing through the final windings 4-2 and 5 _ 2, compensates for the Hz component in the volume of sensors 1 and 2.

Итак, цель изобретения достигает25 ся исключением из состава магнитометрической системы сложного и громоздкого трехкомпонентного квантового магнитометра Ханле, тройных ортогональных конечных обмоток, заменой 30 модульных магнитометров известной системы, например, однокомпонентными датчиками и соединением отдельных узлов системы.Thus, the purpose of the invention is achieved by eliminating from the magnetometric system a complex and bulky three-component Hanle quantum magnetometer, triple orthogonal terminal windings, replacing 30 modular magnetometers of a known system, for example, with single-component sensors and connecting individual system nodes.

Claims (2)

Изобретение относитс  к измерител ной технике и может быть использовано дл  одновременного измерени  тр составл ющих вектора напр женности однородного посто нного или медленно измен ющегос  магнитного пол , например, при геофизических исследовани х магнитного пол  Земли. Известна компонентна  магнитометр ческа  система, котора  содержит трехкомпонентный магнитометр Ханле, используемый в качестве нуль-органа и размещенный в центре тройной ортогональной колейной системы, три блок автоматической компенсации, три модульных магнитометра, расположенных в центрах трех пространственно разнесенных двойных ортогональных колечных систем, соединенных последовательно с соответствующими блоками компенсации и кольцами тройной системы 1 . Недостатком известной системы  вл етс  излишн   сложность и значител ные размеры из-за наличи  в его составе сложного трехкомпонентного магнитометра и тройной ортогональной колечной системы, необходимых дл  полной компенсации пол  в объеме трехкомпонентного датчика. Цель изобретени  - повышение надежности устройства. Указанна  цель достигаетс  тем, что в компонентный магнитометр, содержащий три пространственно разнесенные двойные ортогональные колечные обмотки, оси колец которых попарно параллельны, и три блока автоматической компенсации, выходы каждого из которых подключены к последовательно соединенной паре колец с параллельными ос ми, дополнительно введены три однокомпонентных датчика, размещенные в центрах двойных колечных обмоток и подключенные выходами к блокам автоматической компенсации. На чертеже представлена блоксхема устройства. 3 Устройство содержит три одноком понентных датчика 1-3 магнитного пол , ориентированные вдоль осей, например , декартовой системы координат X, У, Z, три пространственно, разнесенные двойные ортогональные колечные обмотки -1 по оси У, по оси Zf по оси X, 5-2 по оси по оси У, 6-2 по оси X, в центрах которых размещены датчики три блока автоматической компен сации. Вход блока 7 соединен с выходом датчика 1, а его выход подклю чен к кольцам и 6-2, Аналогично вход блока 8 компенсации подсоедине . к выходу датчика 2, его выход - к кольцам 4-1 и 6-1 и т.д. В качестве датчика пол  в рассма риваемой системе может быть использ ван, например, квантовый однокомпо нентный магнитометр, состо щий из источника циркул рно пол ризованного резонансного света накачки, погл щающей  чейки, фотоприемника, радио частотной катушки, ось которой направлена перпендикул рно лучу накач ки, усилител  фазового детектора, у равл емого по частоте генератора (не показано), Магнитометр работает на первом боковом параметрическом резонансе. Частота генератора подстраиваетс  к нулю резонанса сигналом с фбтодетектора . Таким образом,, на выходе магнитометра по вл етс  сигнал, частота которого св зана с измер емой компонентной Н пол  соотношением Н W , где X - гидромагнитно отношение дл  атомов рабочего вещества , наход щихс  в поглощающей  чейке. При умеренных требовани х к точности измерени  в качестве датчика пол  в магнитометре может использоватьс , например, феррозондовый магнитометр. И в этом случае дл  уменьшени  .погрешности измерений необходимо скомпенсировать неизме .р емые компоненты пол , ортогональные оси феррозонда. Таким образом, при построении компонентной магнитометрической сис темы не основе, например, упом нутых однокомпонентных датчиков, необходимо в трех различных пунктах (А,Б и в) разместить соответствующим образои сориентированные в пространстве сшнокомпонентные да ЧИКИ, и в каждом из этих пунктов скомпенсировать неизмер емые составл ющие ПО/1Я. Устройство работает следующим образом . На выходе датчика 1 по вл етс  сигнал, пропорциональный компоненте пол  HX . блок 7 автоматической компенсации , использу  этот сигнал, создает в колечных обмотках и 6-2 токи, компенсирующие составл ющую H)t в объеме датчиков 2 и 3. Аналогично магнитометр 2 вырабатывает сигнал, завис щий от величины компоненты Нп . Блок 8 компенсации и колечные обмотки -1, 6-1 уничтожают составл ющую Ни в пунктах, в которых расположены датчики 1 и 3. И, наконец, выходной ток блока 9 компенсации , пропорциональный компоненте Н, протека  по колечным обмоткам k-2 и 5-2, компенсирует составл ющую HZ в объеме датчиков 1 и The invention relates to a measuring technique and can be used to simultaneously measure the three components of the strength vector of a uniform constant or slowly varying magnetic field, for example, in geophysical surveys of the Earth's magnetic field. The known component magnetometer system, which contains a three-component Hanle magnetometer, used as a null organ and placed in the center of a triple orthogonal rut system, three automatic compensation unit, three modular magnetometers, located in the centers of three spatially separated double orthogonal ring systems connected in series with corresponding compensation blocks and triple system rings 1. A disadvantage of the known system is the excessive complexity and significant dimensions due to the presence in its composition of a complex three-component magnetometer and a triple orthogonal ring system, necessary for full compensation of the field in the volume of the three-component sensor. The purpose of the invention is to increase the reliability of the device. This goal is achieved by the fact that a component magnetometer containing three spatially separated double orthogonal ring windings, the axes of the rings are parallel in pairs, and three automatic compensation blocks, the outputs of each of which are connected to a series-connected pair of rings with parallel axes, are additionally introduced sensor placed in the centers of the double ring windings and connected by outputs to the blocks of automatic compensation. The drawing shows the block diagram of the device. 3 The device contains three single ponent sensors 1-3 of the magnetic field oriented along the axes, for example, the Cartesian coordinate systems X, Y, Z, three spatially separated double orthogonal ring-shaped windings -1 along the Y axis, along the Zf axis along the X axis, 5 -2 along the axis along the axis Y, 6-2 along the axis X, in the centers of which the sensors are located three blocks of automatic compensation. The input of block 7 is connected to the output of sensor 1, and its output is connected to the rings and 6-2. Similarly, the input of compensation block 8 is connected. to the output of sensor 2, its output to the rings 4-1 and 6-1, etc. For example, a single-component quantum magnetometer consisting of a source of circularly polarized pumping radiation, an absorbing cell, a photodetector, a radio frequency coil, the axis of which is directed perpendicular to the pump beam, can be used as a sensor of the field in the system under consideration. , an amplifier of a phase detector, of a generator equal in frequency (not shown), the magnetometer operates at the first side parametric resonance. The frequency of the oscillator is adjusted to zero resonance by a signal from the PF detector. Thus, a signal appears at the output of the magnetometer, the frequency of which is associated with the measured component H field with the ratio H W, where X is the hydro magnetic ratio for the atoms of the working substance in the absorbing cell. With moderate requirements for measuring accuracy, for example, a fluxgate magnetometer can be used as a floor sensor in a magnetometer. And in this case, in order to reduce the measurement errors, it is necessary to compensate for the immutable field components that are orthogonal to the axis of the fluxgate. Thus, when constructing a component magnetometric system not based on, for example, the aforementioned one-component sensors, it is necessary to place the corresponding components and space-oriented components in three different points (A, B, and C) with appropriately oriented and space-oriented components in each of these points. components / 1I. The device works as follows. The output of sensor 1 is a signal proportional to the HX field component. The automatic compensation unit 7, using this signal, creates in the ring windings and 6-2 currents, compensating the component H) t in the volume of the sensors 2 and 3. Similarly, the magnetometer 2 generates a signal depending on the component Nn. The compensation unit 8 and the loop windings -1, 6-1 destroy the component None in the points where the sensors 1 and 3 are located. And finally, the output current of the compensation block 9, proportional to component H, flows through the ring windings k-2 and 5 -2 compensates component HZ in the volume of sensors 1 and 2. Итак, цель изобретени  достигаетс  исключением из состава магнитометрической системы сложного и громоздкого трехкомпонентного квантоеого магнитометра Ханле, тройных ортогональных колечных обмоток, заменой модульных магнитометров известной системы, например, однокомпонентными датчиками и соединением отдельных узлов системы. Формула изобретени  Компонентный магнитометр, содержащий три пространственно разнесенные двойные ортогональные колечные обмотки , оси колец которых попарно параллельны, и три блока автоматической компенсации, выходы каждого из которых подключены к последовательно соединенной паре колец с параллельными ос ми, отл,и чающийс  тем, что, с целью повышени  надежности устройства, в него дополнительно введены три однокомпонентных датчика , размещенные в центрах двойных колечных обмоток и подключенные выходами к блокам автоматической компенсации . Источники информации прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по за вке N° , кл.,С 01 R 33/08, 1978.2. Thus, the purpose of the invention is to exclude from the composition of the magnetometer system the complex and cumbersome three-component Hanle magnetometer, triple orthogonal loop-type windings, the replacement of the modular magnetometers of a known system, for example, with single-component sensors and the connection of individual components of the system. Claims of Invention A component magnetometer comprising three spatially separated double orthogonal ring windings, the axes of the rings are parallel in pairs, and three automatic compensation units, the outputs of each of which are connected to a series-connected pair of rings with parallel axes, distinguished by the fact that In order to increase the reliability of the device, it additionally introduced three one-component sensors placed in the centers of double ring windings and connected by outputs to the blocks of an automatic com ensatsii. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate in accordance with the application N °, cl., C 01 R 33/08, 1978. 11-111-1
SU792729845A 1979-02-22 1979-02-22 Component magnetometer SU890283A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792729845A SU890283A1 (en) 1979-02-22 1979-02-22 Component magnetometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792729845A SU890283A1 (en) 1979-02-22 1979-02-22 Component magnetometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU890283A1 true SU890283A1 (en) 1981-12-15

Family

ID=20812322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792729845A SU890283A1 (en) 1979-02-22 1979-02-22 Component magnetometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU890283A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737726C1 (en) * 2020-05-12 2020-12-02 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method of measuring components of magnetic field

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2737726C1 (en) * 2020-05-12 2020-12-02 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Method of measuring components of magnetic field

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jensen et al. Reduction of pulsed gradient settling time in the superconducting magnet of a magnetic resonance instrument
US6434285B1 (en) Fiber optic difference current sensor
EP0196134B1 (en) Magnetic resonance imaging apparatus including two orthogonal r.f. coils
US3863144A (en) High sensitivity gradient magnetometer
US5952734A (en) Apparatus and method for magnetic systems
RU199631U1 (en) Quantum Mz magnetometer
US2471105A (en) Alternating current compensator circuit for measuring
Fairweather et al. A vector rubidium magnetometer
US2620381A (en) Magnetometer gradiometer apparatus and method
SU890283A1 (en) Component magnetometer
US2996663A (en) Magnetic field gradiometer
US3488579A (en) Magnetic gradiometer apparatus with misalignment compensation
US3191118A (en) Magnetometer
Morris et al. Design of a second harmonic flux gate magnetic field gradiometer
RU2737726C1 (en) Method of measuring components of magnetic field
US3872382A (en) Magnetic field measuring apparatus with frequency independent sensitivity
US5463318A (en) Differential resonance magnetometer
US3839670A (en) Self-oscillating vector magnetometer
US3648157A (en) Methods and apparatus for measuring magnetic fields by gyromagnetic resonance
SU789955A1 (en) Magnetic field variation compensator
US3495160A (en) Magnetic resonance device for measuring magnetic field gradients
IL31245A (en) Magnetic gradiometers
GB907013A (en) Improvements to nuclear-resonance type detectors for magnetic fields and applications thereof
US3403326A (en) Magnetic resonance magnetometers
SU739453A1 (en) Magnetometric quantum system