SU892377A1 - Устройство дл измерени неоднородности магнитной индукции - Google Patents

Description

(S) УСТРОЙСТВО дл  ИЗМЕРЕНИЯ НЕОДНОРОДНОСТИ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

i

Изобретение относитс  к магнитометрии , а именно к приборам дл  измерени  параметров неоднородных статических или медленно мен ющихс  магнитных полей и может быть использовано в стационарных установках, предназначенных дл  регистрации по влени  в контролируемой области намагниченных объектов.

Известен квантовый градиентометр, содержащий два квантовых преобразовател  магнитной индукции самоосциллирующего типа, каждый из которых содержит спектральную лампу, оптическую поглощающую  чейку, фотоприемник , устройство дл  обработки сигнала фотоприемника, устройство дл  воздействи  на поглощающую  чейку. Сигналы указанных преобразователей поступают в устройство сравнени  (фазовый детектор). В указанном градиентометре используетс  также устройство дл  автоматической компенсации и измерени  неоднородностии магнитной индукции, представл ющее собой след щую систему с исполнительным злементом в виде меры магнитной индукции, вход щей в состав устройства дл  аоздействи  на поглощающую  чейку и уравновешивающей iзначени  модулей магнитной индукции в местах расположени  преобразователей и, следовательно, компенсирующей измер емый градиент 11.

С помощью известных квантовых градиентометров информацию о составл ющих тензора неоднородности магнитной индукции получить невозможно .

15

Цель изобретени  - повышение быстродействи  измерени .

Claims (2)

1. Дл  достижени  указанной цели в устройство дл  измерени  неоднородности магнитной индукции, содержа20 щее две идентичные оптические поглощающие  чейки, расположенные на базовом рассто нии, друг от друга, узел передачи излучени  спектральной лампы, образующий две оптические оси, по каждой из которых располо жены круговой пол ризатор, одна из указанных  чеек и фотоприемник, два блока воздействи  на поглощающие  ,чейки, два блока обработки сигнала , входы которых соединены с соответствующими фотоприемниками и блок автоматической компенсации и измерени  неоднородности магнитной индукции, введены стабилизатор посто нного тока, подключенные к нему через конденсаторы два генератора синусоидального напр жени , блок автоматической компенсации вариаций магнитной индукции, при зтом соответ ствую1чие опорные входы Х-каналов обо их блоков обработки сигнала соединен с первым и вторым генераторами сину .соидального напр жени  onopntie вход Z-каналов указанных блоков соединены с первым генератором, а огьэр -:ые вход У-каналов указанных блоков соедхнень со вторым генератором, выходы ка-кзлов первого блока обработки сигналг соединены с соответствующими входами блока автоматической компенсации вариаций , а выходы каналов второго бло ка обработки сигнала соединены с соответствующими входами блока автомат ческой компенсации и измерени  (жеоднородности магнитной индукци.и. Кроме того, оба блока воздействи  на поглощающие  чейки вы толнены в ви де .двух трехкомпонентных систем мер магнитной индукции, перва  из которы содержит две группы X, У, -обмоток а втора  - три группы х , У , Z -обмоток с соответствующими ортогональными магнитными ос ми Х,У, Z, Х , У z , одноименные оси каждой системы параллельны друг другу, а две из них, -расположенные в направлении базы , совпадают между собой-; обмотки первой и второй группы первой системы мер идентичны соответствующим обмоткам второй системымер одноименные обмотки-первой группы каждой системы мер соединены последовательно и согласно и подключены к стабилизатору Досто нного тока;хроме того,обмотки 2, z и У, у -первой группы обеих систем через конденсаторы подключены кажда  соответственно к первому и второму генераторам синусоидального напр жени J одноименные обмотки второй группы каждой системы иер сое динены последовательно и согласно и подключены к. выходам одноимченных ка74 налов блока aBTOMatnMecKofi компенсации вариаций; треть  группа XYz-обмоток второй системы мер подключена к -одноименным выходам трехканального блока автоматической компенсации и измерени  неоднородности магнитной индукции, при этом указанные оптические оси совпадают с X и X - ос ми указанных трехкомпонентных систем мер магнитной индукции. На чертеже изображена функциональна  схема устройства (база расположена по оси X,X оси преобразователей совпадают). Устройство содержит спектральную лампу 1 , круго1зые пол ризаторы 2 и 3, оптические поглощающие  чейки k и 5; фотоприемники 6 и 7j Х,Х-обмотки 8 и 9 первой группы дл  компенсации . Х-компоненты посто нной магнитной индукции, У У-обмотки 10 и 11 первой группы дл  компенсации У-компоненты посто нной магнитной индукции , Z,Z-обмотки 12 и 13 первой группы дл  компенсации Z-компоненты посто 1-1ной магнитной индукции, Х,Хобмотки 1 и 15 второй группы дл  компенсации Х-компоненты вариаций, УУ -обмотки 16 и 17} второй группы дл  компенсации У-компоненты вариаций , ZjZ-обмотки 18 и f9 второй группы дл  компенсации Z-компоненты вариаций, X -обмотки 20 третьей груп пь дл  компенсации разности Х-компонентов 1---(агнитной индукции, У -обмотки 21 третьей группы дл  компенсации разности У-компонеитов магнитной индукции, z-обмотки 22 третьей группы дл  компенсации разности Z-компонентов магнитной индукции, стабилизатор 23 посто нного тока, первый генератор 2k синусоидального напр жени  , второй генератор 25 синусоидального напр жени , блоки 26 и 27 обработки сигнала фотоприемника, блок 28 автоматической компенсации вариаций магнитной индукции, блок 29 автоматической компенсации и измерени  неоднородности магнитной индукции . Устройство дл  измерений неоднородности статической магнитной индукции работает следующим образом. Свет от спектральной лампы 1 проходит через круговые пол ризаторы 2 и 3 и далее через оптические поглощающие  чейки 4 и 5 где производит оптическую накачку атомов рабочего веи ества, наход щихс  под зоздействием сверхслабого посто нного магнит ного пол  BO и двух переменных магни ных полей 8 oosuj-t и Brj cosSl-fc , приложенных перпендикул рно лучу света с помощью обмоток 10 - 13, подключенных через конденсаторы к генераторам и 25 синусоидального напр жени . Сверхслабое магнитное поле BQ представл ет собой остаточное поле, полу чающеес  путем компенсации .окружающего магнитного пол  с помощью обмоток 8 - 13, питающихс  от стабилизатора 23 тока. В этих услови х атомы рабочего вещества испытывают параметрический . резонанс в окрестности нулевого магнитного пол  и электрические сигналы , регистрируемые фотоприемникани 6 и 7, содержат три переменные составл ющие , амплитуды которых пропорциональны в первом приближении соответствующим компонентам магнитной ин дукции BQ, BOX, ov oz- Кажда  из этих амплитуд выдел етс  в соответствующем канале блоков 26 и 27 обработки сигнала фотоприемника. Сиг налы с выходов соответствующих канал блока 26 поступают далее в блок 28 автоматической компенсации вариаций, исполнительными элементами которого  вл ютс  обмотки l -t-19Блок 28 автоматически поддерживает значение тока компенсации, соотве ствующее нулевому значению магнитной индукции в объеме каждой оптической поглощающей  чейки и 5 при однородных вариаци х окружающего магнитного пол  Таким образом,если окружающее магнитное поле и его вариации однородны,то в объеме каждой  чейки поддерживаетс  нулевое значение посто нной магнитной индукции. Если окружающее магнитное поле неоднородно, то в объеме  чейки 5 будет действовать еском пенсированное магнитное поле дВ, информаци  о котором регистрируетс  фотоприемником 7, как описано выше. Сигнал с фотоприемника 7 поступает в блок 27 обработки сигнала и далее в блок 29 автоматической компенсации и измерени  неоднородности, исполнительными элементами которого  вл ю с  соответствующие обмотки 20-22 трехкомпонентной системы мер магнит ной индукции. Данное устройство авто матически поддерживает нуль сигнала по каждой компоненте5 так как магнит на  индукци  в объеме  чейки 5 компенсируетс  к нулевому значению. Информаци  о разности компонент ма1- нитной индукции в объемах  чеек 4 и 5 получаетс  путем измерени  токов компенсации, создаваемых блоком 29 в обмотках 20-22. В отсутствии неоднородности окружающего магнитного пол  эти токи равны нулю. Предлагаемое устройство позвол ет одновременно измер ть три составл ющие тензора неоднородности магнитной индукции с помощью двух квантовых преобразователей, основанных на принципе-параметрического резонанса . Как известно предельна  чувствительность этих преобразователей составл ет величину пор дка 1 1 О, что на один два пор дка выше чувствительности обычных резонансных преобразователей с оптической накачкой. Кроме того, уменьшаетс  порог чувствительности по сравнению с известным. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  неоднородности магнитной индукции, содержащее две идентичные оптические поглощающие  чейки, расположенные на базовом рассто нии друг от друга, узел передачи излучени  спектральной лампы, образующий две оптические оси, по каждой из которых расположены круговой пол ризатор, одна из указанных  чеек и фотоприемник, два блока воздействи  на поглощающие  чейки, два блока обработки сигнала, входы которых соединены с соответствующими фотоприемниками и блок автоматической компенсации и измерени  неоднородности магнитной индукции, отличающеес  тем, что, с целью повыше-. ни  .быстродействи  измерени , в него введены стабилизатор посто нного тока, подключенные к нему через конденсаторы два генератора синусоидального напр жени , блок автоматической компенсации вариаций магнитной индукции, при этом соответствующие опорные входы Х-каналов обоих блоков обработки сигнала соединены с первым и вторым генераторами синусоидального напр жени , опорные входы Z-каналов указанных блоков соединены с первым генератором, аопорные вхог дь У-каналов указанных блоков соединены со вторым генератором выходы каналов .первого блока обработки сиг

   нала соединены .с соответствующими входами блока автоматической компенсации вариаций, а выходы каналов второго блока обработки сигмала соеди нены с соответствующими входами блока автоматической компенсации и измерени  неоднородности магнитной индукции.
2. 2. Устройство по п,1, о т л и чающе е с   тем, что оба блока воздействи  на поглощающие  чейки выполнены в виде двух трехкомпонентных систем мер магнитной индукции, перва  из которых содержит две группы Х,У,Z-O6MOTOK5 а втора  - три группы Х , У Z-обмоток с соответствующими ортогоиалы-(ыми маг|читнь1ми ос ми ХтУ, Z Х , У Z, одноименные оси каждой системы параллельны друг другу, а две из них, расположенные в направлении базы, совпадают между собой; обмотки первой и второй группы первой системы мер идентичны соответствующим обмоткам второй систем мер; одномменные обмотки первой груп пы каждой системы мер соединены последовательно и согласно и подключе- i ны к стабилизатору посто нного тока-, .кроме того, обмотки 7, Zи У, У первой группы обеих систем, через конденсаторы подключены кажда  соотватственно к первому и второму генераторам синусоидального напр жени -, одноименные обмотки второй группы каждой системы мер соединены последовательно и согласно и подключены к выходам одноименных каналов блока автоматической компенсации вариацийj треть  группа ХУ,z-обмоток второй системы мер подключена к одноименным выходам трехканального блока автоматической компенсации и измерени  неоднородности магнитной индукции при этом указанные оптические оси совпадают с X и Х- ос ми указанных трехкомпонентных систем мер магнитной индукции ,

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1 . Патент США tf 3252081 , кл. G 01 R 33/02, I960,