SU892357A1 - Магнитометр - Google Patents

Description

I

Помехозащищенный магнитомодул ционный магнитометр предназначен дл  измерени  слабых низкочастотных магнитных полей в широком диапазоне частот и может быть использован в геофизике, магнитобиологий и других област х науки и техники. .

Известны магнитомодул ционные магнитометры, предназначенные дл  регистрации; низкочастотных магнит- .ных полей, содержащие магнитомолул ционный датчик с приемными обмотками , обмоткой компенсации, синхронный детектор, через усилитель-ограничитель св занный с приемными обмотками , выход .которого подключен ко входу фильтра нижних частот, усилитель мощности, выход которого соединен с обмоткой ком пенсации,в входс усилителем-смесителем 1.

Недостатки устройства - отсут-, ствие автоматической компенсации переменных магнитных-полей электрического пол  промышленной частоты и ее гармоник, что снижает предельную чувствительность магнитомет|за, а использование электродвигател  и механической св зи в цепи автокомпенсации обуславливает .большую посто нную времени системы, что

приводит к нарушению режима компенсации при сравнительно быстрых вариаци х напр женности геомагнитного пол  или измерени х угловой ориентации оси магнитометра.

Цель изобретени  - повышение помехозащищенности и предельной чувствительности . .

10

Поставленйа  цель достигаетс  тем, что в магнитометр, содержащий магнитомодул ционный датчик с приемными обмотками, обмоткой компенсации , синхронный детектор, через

15 усилитель-ограничитель св занный с приемныз и обмотками, выход которого подключен ко входу фильтра нижних частот, усилитель мощности, выход которого соединен с обмоткой компенсации, в вход - с усилителем смесителем , введены последовательно соединенные ограничитель, фазовый детектор,управл екий генератор импульсоб ,счетчик, дешифратор, коммутатор и синхронный .фильтр, выход .которого св зан со. входом усилител смесител , второй вход - с выходом, фильтра нижних частот,а второй вход , фазового детектора - со вторым выходом

30 счетчика. На фиг. 1 изображена функциональна  схема магнитометраJна фиг..2 частотна  характеристика передг1чи синхронного гребенчатого фильтра. Помехозащищенный магнитомодул ционный магнитометр (фиг.1) состоит из магнитомодул ционного датчика с локальным возбужденйей, содержащего неперемагничивающиес  ферритовые стержни- концентраторы 1 с намотанными на них приемными обмотками 2. Концентраторы 1 магнитно св зана друг с другом посредством магнитного модул тора 3 с обмоткой возбуждени  4, соединенной с генератором 5 тока возбуждени . Выход приемных обмоток 2 св зан со входом усилител -ограничител  6 , выход усилител  ограничител  6 - со входом синхронного детектора 7, второй опорный . вход которого соединен со вторым выходом ген-ератора 5 возбуждени . Выход синхронного детектора 7 св зан со входом фильтра 8 нижних частот . К выходу фильтра .8 нижних час тот подключены два эмиттерных повто рител  9 и 10. Один из них обеспе . передачу на выход к остальным измерительным цеп м магнитометра измер емых сигналов, другой св зывает выход фильт15а 8 нижних часто с контуром автокомпенсаций. Выход эмиттерного повторител  9 св зан с сигнальным входом синхронного гре- бенчатого фильтра 11, выход синхрон ного гребенчатого фильтра 11 - со входом усилител -смесител  12, а ег выход - со входом усилител  13 мощности . К выходу усилител  13 мощнос ти.,, подключена компенсационна  обмотка 14. . К силовой сети подключаетс  вход ной ограничитель 15, к выходу которого подклвзчен фазовый детектор 16, на выход ко.торого подключен управ . л емый генератор 17 импульсов. Выход генератора 17 импульсов св зан со входом счетчика .18, выход которо го св зан с дешифратором 19. Дешифратор соединен с коммутатором .20 емкостей синхронного фильтра. Магнитометр работает следующим образом. В начальный момент, когда компен саци  отсутствует, на выходе приемных обмоток 2 преобразующим выходным напр жением  вл етс  напр жение обусловленное посто нным геомагнитным полем. Это напр жение с частото равной частоте магнитной модул ции, и большой-ампп ryJ5oii поступает в усилитель-ограничитель 6 и затем в синхронный детектор 7. Фильтр 8 ниж них частот отсекает частоты модУл ции и посто нную составл ющую, обус ловленную гeoмaгнитны 4 полем, направл ет в эмиттерные повторители 9 и 10. Сигнал посто нного тока проходит ерез синхронный фильтр 11, частота  характеристика которого изобраена на фиг. 2. Уси/1ива сь в/усилиеле 12, сигнал преобразуетс  в упавл ющий ток в усилителе 13 мощноси . Этот ток в обмотке 14 создает омпенсирующее поле, направленное ротив посто нного геомагнитного ол . Достаточным условием компенсации вл етс  W (p)., , де И max - максимальное значение посто нного магнитного пол ; W (р) - передаточна  функци  разомкнутого контура компенсации на посто нном токе (обусловленна  коэффициентом передачи тракта магнигомодул ционный датчик -- усилитель- ограничитель 6 - синхронный детектор 7 фильтр 8 - эмиттерный повторитель 9 фильтр 11 - усилитель - смеситель 12, усилитель мощности 13 и компенсирующей катушкой 14); дН-- ошибка компенсации посто нного пол , : конкретно задаваема-  дл  данного магнитометра. Так, например, если задано более одной гаммы, то W (р) :г5-10 , что реализуетс  технически достаточно просто. После того, как произошла компенсаци  посто нного пол  до уровн  л Н, превалирующим сигналом помехи будет сигнал, обусловленный полем с частотой 50 Гц и его гармониками. Этот сигнал.проходит через синхронный детектор 7, фильтр 8 нижних частот, эмиттерный повторитель 9 и синхронный фильтр 11. Гребенчатый синхронный фильтр 11, управл емый напр жением 50 Гц, пропускает как эту частоту, так и все гармоники кратные ей. Данный фильтр работает на принципе синхронной циклической коммутации N емкЬстей . Если нижн   Частота синхронного гребенчатого фильтра равна f п , то частота коммутации должна быть равна . Добротность такого фильтра может быть получена как угодно большой, т.е. полосы пропускани  могут быть сделаны как угодно узкими Добротность пр мо пропорциональна посто нной времени фильтра и количеству емкостей N . В схеме магнитометра генератор 17 импульсов генерирует управл ющие импульсы с частотой N«50 Гц. Эти импульсы поступают в счетчик 18, имеющий N различных состо ний. К выходу счетчика подключен дешифратор 19, .выдающий импульсы, управл ющие оМЛу татором 20, который управл ет ключами емкостей синхронного фильтра 11. Так же, как и сигнгш посто нного тока,сигнал тока промышленной частоты , проходит через усилитель-смеситель 12 и усилитель 13 мощностив компенсирующую обмотку 14. В этой части работа системы компенсации переменных полей промышленной чаетоты принципиально ничем не отличаетс  от системы компенсации посто н«ого пол . Разность фаз пол  промышленной частоты и опорной частоты генератора 17 импульсов  вл етс  случайной вели чиной, если последний работает в авт номном режиме. Кроме трго, возможна расхождение частоты сети и опорной частоты генератора 17. Это приводит к значительному ухуд11е1ни д свойств Iсинхронного фильтра. Дл  исключени  этого используетс  контур фазовой автоподстройки. На вход ограничител  15 подаетс  напр жение прО1«1ышленной сети, где оно преобразуетс  в меандр и поступает на вход фазового детектора 16. Со второго выхода 18 меандр с частотой 50 Гц подаетс  на опорный вход фазового детектора 16. Выходкой сигнал фазового детектора ,  вл ющийс  сигналом рассогла-1. совани ,, управл ет фазой и частотой импульсов генератора 17. Лабораторные испытани  макета ма нитометра показали, что на нем достаточно легко реализуетс  компенсаци  посто нногЬ геомагнитного пол  и переменных мешающих полей с часто

Сеть

10

Claims (1)

1. Buxoff тами 50 и 100 Гц до величин около 1 гаммы. Формула изобретени  Магнитометр, содержащий магнитомодул ционный датчик с приемными обмотками,, обмоткой компенсации, синхронный Детектор, через усилительограничитель св занный с приемными обмотками, выход которого подключен ко входу фильтра нижних частот, усилитель мощности, выход которого соединен с обмоткой компенсации, а вход - с усилителем-смесителем, отличающийс  тем, что, , с целью повышени  помехоэащищенности и предельной чувствительности, в него введены последовательно соединенные ограничитель, фазовыйдетектор , управл емый генератор импульсов , счетчик, дешифратор, коммутатор и синхронный фильтр, выход которого св зан со входом усилител смесител , второй вход - с выходом фильтра нижних частот, а второй вход фазового детектора - со вторым выхо-г дом счетчика. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 576828, кл. G 01 R 33/00,1975.

   J t V

   50 т

   Фиг. Z

   J,ri4

   V . Л

   JSO