SU905890A1 - Magnetometer - Google Patents
Magnetometer Download PDFInfo
- Publication number
- SU905890A1 SU905890A1 SU802926519A SU2926519A SU905890A1 SU 905890 A1 SU905890 A1 SU 905890A1 SU 802926519 A SU802926519 A SU 802926519A SU 2926519 A SU2926519 A SU 2926519A SU 905890 A1 SU905890 A1 SU 905890A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- detector
- varicap
- resistor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
Изобретение относитс к измерительной технике и предназначено, в частности,дл измерени магнитных полей.The invention relates to a measurement technique and is intended, in particular, for measuring magnetic fields.
Известен магнитометр, содержащий последовательно соединенные генератор , тонкопленочный магнитный датчик, детектор, включенный по схеме частотного дискриминатора, усилитель посто нного тока и регистрирующий прибор 1,A magnetometer is known that contains a series-connected generator, a thin-film magnetic sensor, a detector connected in the frequency discriminator circuit, a DC amplifier, and a recording device 1,
Недостатком такого технического решени вл етс необходимость применени усилител посто нного тока с большим коэффициентом усилени и большим динамическим диапазоном. Это Объ сн етс незначительной модул цией магнитной проницаемости пленки измер емым магнитным полем. Применение усилител посто нного тока приводит к НИЗКОЙ точности измерений за счет фликкер-шумов, переход щих на низких частотах в дрейф.The disadvantage of this technical solution is the need to use a DC amplifier with a large gain factor and a large dynamic range. This is due to the slight modulation of the magnetic permeability of the film by the measured magnetic field. The use of a dc amplifier results in a LOW measurement accuracy due to flicker noise, which transits at low frequencies into drift.
Наиболее близким к данному техническому решению вл етс устройство , содержащее генератор с подключенными к его выходу двум тонкопленочными датчиками с противоположно ориентированными ос ми легкого намагничивани (ОЛН), соединеннЕлми соответственно с двум амплитудными детекторами, каждый из выходов которых подключен ко входу с усилител посто нного тока через разделительную цепочку, состо щую из последовательно соединенных ре- зистора и конденсатора. Выход усилител посто нного тока св зан сThe closest to this technical solution is a device containing a generator with two thin-film sensors connected to its output with oppositely oriented easy magnetization axes (EMA) connected to two amplitude detectors, respectively, each of whose outputs are connected to an input from a DC amplifier through a separating chain consisting of a series-connected resistor and a capacitor. The output of the DC amplifier is connected to
JQ регистрирующим прибором 2.JQ recording device 2.
Недостатком этого устройства вл етс низка точность измерений, обусловленна использованием усилител посто нного тока вследствие присущих ему дрейфа нул и большогоA disadvantage of this device is the low measurement accuracy due to the use of a DC amplifier due to its inherent zero drift and large
15 уровн собственных шумов, обратно пропорциональных частоте (1/f ) где f - частота, п 1, 2...k,15 level of own noise, inversely proportional to the frequency (1 / f) where f is the frequency, n 1, 2 ... k,
Цель изобретени - повышение точности измерений.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy.
20 Эта цель достигаетс тем, что в магнитометр, содержащий генера тор, к выходу которого подключены последовательно соединенные возбуждающие обмотки двух тонкопле25 ночных датчиков с противоположно ориентированными ос ми легкого намагничивани , два амплитудных детектора , измерительна обмотка каждого из тонкопленочных датчиков20 This goal is achieved by the fact that a magnetometer containing a generator, to the output of which are connected in series the exciting windings of two thin-film sensors with oppositely oriented axes of easy magnetization, two amplitude detectors, measuring winding of each of the thin-film sensors
30 подключена ко входу соотиетствующего амплитудного детектора, к выходу каждого из которых подключена разделительна цепочка, состо ща из последовательно соединенных резнетора и конденсатора,и регистрирующий прибор, введены два варикапа, усилитель высокой частоты, балансный детектор и фазовращатель, причем катод первого варикапа соединен со входом первого амплитудного Детектора , а анод второго варикапа соединен со входом амплитудного детектора , анод первого варикапа через резистор второй разделительной цепочки подключен к выходу второго амплитудного детектора, а катод второго варикапа через резистор первой разделительной цепочки подключен к выходу первого амплитудного детектора выход каждой разделительной цепочки подключен ко входу усилител высоко частоты, выход .которого через .баланный детектор соединен с регистрирующим прибором, а второй вход балансного детектора через фазовращатель соединен с выходом генератора.30 is connected to the input of the corresponding amplitude detector, to the output of each of which is connected a separating chain consisting of a series-connected chopper and a capacitor, and a recording device, two varicaps, a high-frequency amplifier, a balanced detector and a phase shifter are inserted, and the cathode of the first varicap is connected to the input the first amplitude detector, and the anode of the second varicap is connected to the input of the amplitude detector, the anode of the first varicap through the resistor of the second separating circuit is connected to you the second amplitude detector, and the second varicap cathode through the resistor of the first separator chain is connected to the output of the first amplitude detector; the output of each separator chain is connected to the input of the high frequency amplifier, the output of which is connected to the recording device and the second input of the balanced detector through the phase shifter connected to the output of the generator.
На чертежи изображена функциональна схема магнитометра.The drawings depict a functional magnetometer circuit.
Магнитометр содержит генераторThe magnetometer contains a generator
Iс подключенными к его выходу тонкрпленочными датчиками 2 и 3 с противоположно ориентированными ос ми легкого намагничивани (ОЛН), кажды из которых имеет возбуждающую Ic connected to its output by thin-film sensors 2 and 3 with oppositely oriented axes of easy magnetization (EMA), each of which has a stimulating
и , измерительную обмотку , , амплитудные детекторы 6 и 7, на выходе детектора 6 включена разделительна цепочка, состо ща из последовательно соединенных резистора Ь и конденсатора 9 , а на выход детектора 7 включена разделительна цепочка, состо ща из последовательно соединенных резистора 10 и конденсатора 11, и регистрирующий прибор 12. В устройство введены два варикапа 13 и 14, усилитель 15 вы-, сокой частоты, балансный детектор 1 и фазовращатель 17. При этом катод варикапа 13 св зан со входом амплитудного детектора 6, а анод варикапа 14 - с входом детектора 7. Анод варикапа 13 подключен к точке соединени резистора,10 и конденсатораand, the measuring winding, the amplitude detectors 6 and 7, at the output of the detector 6 is connected a separator chain consisting of series-connected resistor b and a capacitor 9, and the output line of the detector 7 includes a separator chain consisting of series-connected resistor 10 and a capacitor 11 and a recording device 12. Two varicaps 13 and 14 are inserted into the device, amplifier 15 is of high frequency, balanced detector 1 and phase shifter 17. In this case, the cathode of varicap 13 is connected to the input of amplitude detector 6, and the anode of varicap 14 is connected toetektora varicap 7. The anode 13 is connected to a point of the resistor compound, and a capacitor 10
IIна выходе детектора 7, а катод варикапа .14 - к точке соединени резистора 8 и конденсатора 9 на выходе амплитудного детектора 6. Выход каждой из разделительных цепочек подключен к входу усилител II at the output of the detector 7, and the cathode of the varicap .14 to the connection point of the resistor 8 and the capacitor 9 at the output of the amplitude detector 6. The output of each of the dividing chains is connected to the input of the amplifier
15 высокой частоты, а выход усилител 15 через ба;1ансный детектор 16, управл ющий вход которого через фазовращатель 17 св зан с выходом генератора 1, подключен к регистрирующему прибору 12.15 is high frequency, and the output of amplifier 15 via a ba; a 1 sans detector 16, the control input of which is connected to the output device 12 via a phase shifter 17, is connected to the output of generator 1.
Магнитометр работает следующим образом.The magnetometer works as follows.
Измер емое магнитное поле,например синусоидальное, воздействует на тонкопленочные датчики 2 и 3 с противоположно ориентировочными ос ми легкого намагничивани (ОЛН) и измен ет их собственные индуктивности (магнитную проницаемость пленок ) , что приводит к модул ции высокочастотного напр жени генератора 1 на выходе датчиков 2 и 3. Промодулированное измер емым полем высокочастотное напр жение, индуцируемое в измерительной обмотке датчика 2 детектируетс амплитудным детектором 6, а напр жение на выходе датчика 3 - детектором 7. При этом посто нные составл ющие выходного сигнала детекторов б и 7 имеют противоположные знаки, а переменные составл ющие продетектированных напр жений синфаэны, так как. ОЛН пленки одного из датчиков 2 и 3 располагаютс по направлению измер емого пол , а ОЛН второго - навстречу ему. Другими словами, при г увеличении собственной индуктивности одного из датчиков 2 и 3 происходит уменьшение индуктивности другого . Посто нные составл ющие продетектированных напр жений проход т через резисторы 8 и 10 и определ ют рабочие точки варикапов 13 и 14, относительно которых происходит изменение их емкостей под действием переменных составл ющих выходных напр жений детекторов 6 и 7.The measured magnetic field, for example, a sinusoidal, acts on thin-film sensors 2 and 3 with oppositely oriented easy magnetization axes (EMA) and changes their own inductances (magnetic permeability of films), which leads to modulation of the high-frequency voltage of the generator 1 at the sensor output 2 and 3. The high-frequency voltage induced by the measured field induced in the measuring winding of the sensor 2 is detected by an amplitude detector 6, and the voltage at the output of the sensor 3 is detected by the detector 7. Herewith The constant components of the output signal of the detectors b and 7 have opposite signs, and the variable components of the detected voltages are synphas, since. The EMA of the film of one of the sensors 2 and 3 is located in the direction of the measured floor, and the EMA of the second - towards it. In other words, when g increases the inductance of one of the sensors 2 and 3, the inductance of the other decreases. The constant components of the detected voltages pass through resistors 8 and 10 and determine the operating points of the varicaps 13 and 14, relative to which their capacitances change under the action of the variable components of the output voltages of the detectors 6 and 7.
Так как датчики 2 и 3 и варикапы 13 и 14 образуют контур, представл ющий собой четырехплечий мост, то условие равновеси этого моста можно записать в видеSince the sensors 2 and 3 and the varicaps 13 and 14 form a contour that represents a four-shouldered bridge, the equilibrium condition of this bridge can be written as
ЧH
C-ViC-Vi
Vi(1)Vi (1)
и Lrt гдеand lrt where
соответственно .индуктивности датчиков 2 и 3; и Су. - емкости варикапов 13respectively, the inductances of sensors 2 and 3; and soo. - capacity varicap 13
И 14 при нулевом измер емом поле или условно принимаемом за нулевое .And 14 at a zero measured field or conditionally accepted as zero.
0 В случае обеспечени услови баланса моста при нулевом измер емом магнитном поле сигнал генератора 1 на выходе моста (входе усилител 15 высокой частоты) отсутствует. При действии измер емого пол баланс моста HapytaaeTCH. Это состо ние аналитически записываетс так и,4йЦ i.L VifuCv ,0 If the condition of the balance of the bridge is ensured with a zero-measured magnetic field, the signal of the generator 1 at the output of the bridge (input of the high-frequency amplifier 15) is absent. Under the action of the measured floor balance of the bridge HapytaaeTCH. This state is analytically recorded as well as 4YC i.L VifuCv,
где соответствующие приращени индуктивностей датчиков 2 и 3 ; и лС(- - соответствующиеwhere the corresponding increments of inductances of sensors 2 and 3; and BOS (- - relevant
приращени емкостей increments of capacities
14 и 13.14 and 13.
варикаповvaricap
как следует из выражени (2) изменение емкостей варикапов 13 и 14 сихронно с измененным магнитным поле усиливает разбаланс моста, следовательно , величину сигнала, который при малом измер емом поле пропорционален величине последнего. Промодулированний измер едмый полем сигнал задающего генератора 1 с выхода моста поступает на вход усилител 15 рысокой частоты, с выхода которого поступает на вход балансного детектора 16. Дл выполнени услови линейного детектировани на управл ющий вход балансного детектора 16 с выхода генератора 1 через фазовращатель 17 подаетс опорное напр жение несущей частоты. Напр жение с выхода балансного детектора. 16 поступает на регистрирующий прибор 12.As follows from expression (2), a change in the capacitances of varicaps 13 and 14, synchronously with a changed magnetic field, increases the imbalance of the bridge, therefore, the magnitude of the signal, which with a small measured field is proportional to the magnitude of the latter. The modulated field measuring signal of the master oscillator 1 from the bridge output is fed to the input of a power frequency amplifier 15, the output of which is fed to the input of a balanced detector 16. To satisfy the linear detection condition, the control input to the control input of the balanced detector 16 from the generator 1 output is fed through a phase shifter 17. carrier voltage. The voltage from the output of the balanced detector. 16 enters the recording device 12.
В предлагаемом магнитометре за счет использовани варикапов производитс предварительное параметрическое усиление сигнала тонкопленочных датчиков, а следовательно обеспечиваетс увеличение отношени сигнал/шум .на входе усилител высокой част;оты. Применение усилител высокой Частоты В СВОЮ очервдь, устран ет дрейф нул , присущий известному из-за наличи усилител посто ного тока, а также свойственные ему фликкер-шумы. Магнитометр работает в широкой полосе частот, включа нулевые частоты (О - 10 кГц). Большое отношение сигнал/шум позвол ет использовать магнитометр не только дл исследовани различных магнитных влений,но и в качестве магнитной активной антенны.In the proposed magnetometer, by using varicaps, a preliminary parametric amplification of the signal of thin-film sensors is carried out, and therefore an increase in the signal-to-noise ratio is achieved at the input of the high-frequency amplifier. The use of a high frequency amplifier in one's own way eliminates the zero drift inherent in the known due to the presence of a dc amplifier, as well as its flicker noise. The magnetometer operates in a wide frequency band, including zero frequencies (O - 10 kHz). The large signal-to-noise ratio allows the use of a magnetometer not only to study various magnetic phenomena, but also as a magnetic active antenna.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802926519A SU905890A1 (en) | 1980-05-20 | 1980-05-20 | Magnetometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802926519A SU905890A1 (en) | 1980-05-20 | 1980-05-20 | Magnetometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU905890A1 true SU905890A1 (en) | 1982-02-15 |
Family
ID=20896457
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU802926519A SU905890A1 (en) | 1980-05-20 | 1980-05-20 | Magnetometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU905890A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2536083C1 (en) * | 2013-07-16 | 2014-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук | Sensor of weak high-frequency magnetic fields |
-
1980
- 1980-05-20 SU SU802926519A patent/SU905890A1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2536083C1 (en) * | 2013-07-16 | 2014-12-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук | Sensor of weak high-frequency magnetic fields |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU905890A1 (en) | Magnetometer | |
US4972146A (en) | Saturble core device with DC component elimination for measuring an external magnetic field | |
SU794568A1 (en) | Method of excitation of ferroprobe transducer | |
SU1161891A1 (en) | Probe-type magnetic-field magnetometer | |
SU847236A1 (en) | Magnetometric gradient meter | |
SU1732155A1 (en) | Device for measuring linear dimensions | |
SU1157487A1 (en) | Method of measuring variable magnetic field | |
SU1122906A1 (en) | Device for measuring weak residual magnetization of specimens | |
RU2761319C1 (en) | Broadband highly sensitive variable magnetic field sensor | |
SU789956A1 (en) | Three-component quantum magnetometer | |
US3839670A (en) | Self-oscillating vector magnetometer | |
SU401947A1 (en) | MAGNETOMETRIC VARIOMETER | |
SU552569A1 (en) | Phase fluctuation measuring device | |
RU2027179C1 (en) | Device for the foucault current control of electromagnetic parameters of ferromagnetic materials | |
SU1148014A1 (en) | Device for measuring magnetic field strength | |
SU1224742A1 (en) | Apparatus for measuring frequency characteristics of substance electromagnetic properties | |
SU702324A1 (en) | Magnetomodulation sensor | |
SU721782A1 (en) | Differential sensor of magnetic field | |
SU769469A1 (en) | Device for magnetic field gradient measuring device | |
SU725051A1 (en) | Ferroprobe magnetometer | |
SU761948A1 (en) | Apparatus for searching current leakage locations in series-parallel connections of semiconductor phototransducers | |
SU1221579A1 (en) | Magnetic-field flaw detector | |
SU457058A1 (en) | Device for measuring the intensity and gradient of the magnetic field | |
SU873170A1 (en) | Magnetometer | |
SU1185277A1 (en) | Vibration magnetometer |