Протонный магнитометр

Протонный магнитометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ПРОТОННЫЙ МАГНИТОМЕТР, содержащий последовательно соеди1 нные командный блок, блок тока поляризации , датчик, усилитель-ограничитель и умножитель частоты, состоящий из фазового детектора и последовательно соединенных блока управления частотой генератора, управляемого генератора и делителя частоты, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, счетчик, первый вход которого подключен к первому выходу управляемого генератора, а второй .вход - к второму выходу командного блока, отл ичающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, магнитометр снабжен блоком управления умножителем, вход которого соединен с третьим выходом командного блока, первый выход соединен с вторьи входом делителя частоты, второй выход - с вторым вхог дом блока управления частотой генератора , третий выход подключен к второko му входу управляемого генератора, а выход усилителя-ограничителя соединен с входом командного блока. 00 CD Is9 UJ

СОКИ СОВЕТСНИХ

СОЦИЮИСТИЧЕСНИХ

mCnVЬЛИН д(д) С 01 R 33 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЖЖРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТИУ

4 (21) 3462642/18-21 (22) 02.07.82 (46) 15.10. 84. Бюл. У 38 (72) А.А. Попов, Е.А. Брызгалов, В.Ш. Тенишев и Л.Г. Филиппычева (71) Научно-производственное объединение "Рудгеофизика" (53) 621..317.44(088.8) (56) 1. Патент США В 3443207, кл. 324-5, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 834633, кл. С 01 R 33/08, 1981 (прототип). (54)(57) ПРОТОННЫЙ МАГНИТОМЕТР, содержащий последовательно соединенные командный блок, блок тока поляризации, датчик, усилитель-ограничитель и умножитель частоты, состоящий из фазового детектора н последовательно соединенных блока управления частотой

SU„„1118942 A генератора, управляемого генератора и делителя частоты, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, счетчик, первый вход которого подключен к первому выходу управляемого генератора, а второй ,вход — к второму выходу командного блока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, магнитометр снабжен блоком управления умножителем, вход которого соединен с третьим выходом командного блока, первый выход соединен с вторым входом делителя частоты, второй выход — с вторым входом блока управления частотой генера- Я тора, третий выход подключен к второму входу управляемого генератора, а выход усилителя-ограничителя соединен с входом командного блока.

Ф 1118

Изобретение относится к устройствам для магнитных измерений и предназначено для исследования слабых аномалий магнитного поля Земли s пределах (0,2-0,7) ° 10 нТл в условиях скважин.

Известен протонный магнитометр, состоящий из датчика, усилителя-ограничителя, фазового детек ора, фильтра низких частот, управляемого генератора, делителя, триггера, регулятора величины тока в датчике, индикатора окончания тока в датчике, схемы включения тока поляризации и командного устройства (1 3.

Недостаток данного устройстваотсутствие надежной синхронизации умножителя во всем диапазоне измеряемых полей, что обусловлено неточной ручной регулировкой момента начала сигнала прецессии, а также. отсутствием возможности получения большого коэффициента умножения (1000 .и более) вследствие неопределенности момента появления сигнала. Последнее относится к верхней части диапазона измеряемых полей из-за экспоненциальности переходного процесса включения тока поляризации, что не позволяет осуществлять синхронизацию умножителя с точностью до единиц градусов, которая необходима при коэффициенте

30 умножения 1000 и более и отсчетной точности прибора О, 1 нТл при цйкле измерения 0,25 с и менее.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее датчик, усилитель-ограничитель, умножитель частоты, в состав которого входят фазовый детектор, устройство управления, частотой генератора, управляемый генератор, делитель частоты, счетчик, формирователь тока поляризации, командный блок и блок управления делителем, причем один из входов блока управления делителем соединен с вы- 4> ходом усилителя-ограничителя, а другой вход - с одним из выходов командного блока, а выход - с одним из входов делителя частоты (2 .

Недостатком известного устройства является то, что синхронизация момента включения управляемого генера» тора осуществляется через определен ное время (не менее 2-3 мс). Схема, используемая в устройстве-прототипе, М не позволяет выполнить вхождение в сйнхронизацию, если диапазон измене ния частот достигает 1000 Гц. Сокра

942 2 щение времени вхождения в синхронизацию при малом отношении сигнал/шум с применением малоинерционных систем увеличивает погрешность измерений вследствие того, что напряжение, вырабатываемое схемой для управления генератором, зависит не только от частоты сигнала прецессии, но и от напряжения импульсных помех.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия измерений путем исключения времени вхождения в синхронизацию управляемого генератора с сигналом прецессии.

Поставленная цель достигается тем, что в протонный магнитометр, содержащий последовательно соединенные командный блок, блок тока поляризации, датчик, усилитель-ограничитель и умножитель частоты, состоящий из фазового детектора и последовательно соединенных блока управления частотой генератора, управляемого генератора и делителя частоты,. выход которого подключен к второму входу фазового детектора, счетчик, первый вход которого подключен к первому выходу управляемого генератора, а второй вход — к второму выходу командного блока, снабжен блоком уп-равления умножителем, вход которого соединен с третьим выходом командного блока, .первый выход соединен с вторым входом делителя частоты, второй выход — с вторым входом блока управления частотой генератора, третий выход подключен к второму входу управляемого генератора, а выход усилителя-ограничителя соединен с входом командного блока.

На чертеже представлена функциональная схема магнитометра.

Магнитометр содержит датчик 1, усилитель-ограничитель 2, вход которого соединен с выходом датчика, умножитель 3 частоты, в состав которого входят фазовый детектор 4, первый вход которого соединен с усилителемограничителем 2, блок 5 управления частотой генератора, первый вход которого соединен с выходом фазового детектора, управляемый генератор 6, первый вход которого соединен с выходом блока 5 управления частотой генератора 8 и делитель 7 частоты, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора 4, а первый вход - с .вторым выходом управляемого генератора 6, счетчик 8, вход котороТ 710 По писишка

ЩЩКПИ Зщ 7446/ЗЗ

Филиал ППО такт ° ю Узз ород, ул.Ироекткая, 4

Ф з 11189 го соединен с первым выходом управляемого генератора 6, блок 9 управления умножителем, первый выход которого соединен с вторым входом делителя частоты 7, второй выход - с вторым 5 входом блока 5 управления частотой генератора, а третий выход — с вторым входом управляемого генератора 6, командный блок 10, второй выход которого соединен с вторым входом счетчи-1р ка 8, третий выход — с входом блока"

9 управления умножителем, а также блок 11 тока поляризации, вход которого соединен с первым выходом командного блока 10, а выход — с входом 5 датчика 1.

Предлагаемый магнитометр работает следующим образом.

Команда "Поляризация", задаваемая командным блоком 10, поступает на блок 11 тока поляризации, который формирует сигнал поляризации на датчике 1. В момент окончания поляризации с командного блока 1О на счетчик 8 и блок 9 управления умножителем 25 поступает команда "Старт", а в схеме усилителя-ограничителя 2 формируется импульс задержки С д . При команде

"Старт" с блока 9 управления умножителем подается импульс управления на управляемый генератор 6, который приводит генератор в состояние, обеспечивающее в следующем эакте генера- . цию в фазе, совпадающей с фазой при1 ходящего сигнала прецессии, и импульс

35 управления на делитель ? частоты, устанавливающий его в исходное состояние. По окончании переходных процессов через время, равное з д ° на выходе усилителя-ограничителя 2 устанавливаешься сигнал прецессии и магнитометр готов к началу подстрой ки и счета.

Первый после окончания импульса йд, положительный фронт .сигнала прецессии формирует импульс "Начало подстройки и счета", подаваемый с командного блока 10 на блок 9 управления умножителем. Последний запускает управляемый генератор 6 синфаз- 1 ко с сигналом прецессии. Сигнал с

42 4 управляемого генератора 6 поступает на делитель 7 частоты, фазовый детектор 4 и блок 5 управления частотой генератора, формирующие напряжение управлений генератором 6.При этом в блоке 5 управления частотой генератора сохраняется напряжение, соответствующее частоте сигнала прецессии предыдущего цикла измерений. В процессе счета блок 5 управления частотой генератора выполняет роль активного управляющего элемента.

Таким образом, к моменту счета разность фаз между частотой управляемого генератора 6 и сигналом прецессии равна нулю, а частота управляемого генератора 6 равна частоте предыдущего Факта измерений, в результате чего нет необходимости в дополнительном времени для вхождения в синхронизацию. Время подстройки („,дст ) и счета (счет ), Формируются командным блоком 10, Т д определяется величиной отношения сигнал/ шуму сц етс(задаваемой точностью измерений. Целесообразно, чтобы подстр счет В момент окончания импульса с др*стр с командного блока через блок 9 управления умножителем на блок 5 управления частотой генератора поступает команца "Конец подстройки", после которой блок 5 управления частотой генератора запоминает напряжение, управляющее частотой генератора 6 в соответствии с частотой сигнала прецессии прошедшего такта измерений. По окончании .с „е1,„ процесс продолжается.

Предлагаемое техническое решение позволяет независимо от частоты и фазы сигнала прецессии исключить время вхождения в синхронизацию сигнала прецессии с управляемым генератором и обеспечить режим работы, при котором Тсчетю ъ подстр что обеспечивает измерения в Широком диапазоне частот непосредственно по окончании „д, когда отношение сигнал/шум максимально, т.е. повью сить точность и быстродействие измерений.