Многокамерный самогенерирующий квантовый магнитометр

Многокамерный самогенерирующий квантовый магнитометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

МНОГОКАМЕРНЫЙ САМОГЕНЕРИРУЮПЩЙ КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР, содержащий генератор возбуждения слектральГной лампы,ПО крайней мере два распБложенньзх под углом оптических канала , каждый из которых содержит последовательно размещенные поляроид , четвертьволновую пластинку, камеру поглощения, радиочастотную катушку , охватывающую камеру поглощения , и фотодетектор, а также спектральную лампу, размещенную в области пересечения оптических каналов,и усилитель обратной связи с фазокоррактирующими цепяьш, о т л ичающийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона путем. устранения зон нечувствительности в ориентационной зависимости амплитуды сигнала, в него дополнительно введены две пары последовательно соединенньк предварительного усилителя и удвоителя частоты и делитель частоты на два, причем предварительный усилитель первой пары подключен S к выходу фотодетектора первого оптического канала, предварительный усилитель второй пары - к выходу фотодетектора второго оптического канала, выходы удвоителей частоты подключены с входам усилителя обратной свяг зи, а делитель частоты на два подключен входом к выходу усилителя обратной связи и выходом - к последовательно включённым радиочастот00 9д 4 ным катушкам.

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

И %

РЕСПУ БЛИН (19) 01) ((я) С 01 U 3/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ър, „ ( (21) 3577818/24-25 (22) 10.03.83 (46) 23.02.85. Бюл. Ф 7 (72) Б.И.Гинзбург и Ю.N.Ïåòóõîâ (71) Научно-производственное объеди нение "Рудгеофизика" (53) 550.838.08(088.8) (56) 1. Хоцей В.С. Зависимость амплитуды сигнала МЧЭ квантовых магнитометров от его ориентации относи.тельно измеряемого поля. — "Геофизическая аппаратура", 1975, вып. 57, с. 13-17.

2-. Авторское свидетельство СССР

Р 712787, кл. С 01 R 33/08, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

У 364915, кл, G 01 Ч 3/14, 1970 (прототип). (54)(57) МНОГОКАМЕРНЫЙ САМОГЕНЕРИРУЮЩИЙ КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР, содержащий генератор возбуждения спектраль.ной лампы, по крайней мере два расположенных под углом оптических канала, каждый из которых содержит последовательно размещенные поляроид, четвертьволновую пластинку, камеру поглощения, радиочастотную кас тушку, охватывающую камеру поглощения, и фотодетектор, а также спектральную лампу, размещенную в области пересечения оптических каналов,. и усилитель обратной связи с фазокорректирующими цепями, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона путем

)странения зон нечувствительности в ориентационной зависимости амплитуды сигнала, в него дополнительно введены две пары последовательно соединенных предварительного усилите- ля и удвоителя частоты и делитель частоты на два, причем предварительный усилитель первой пары подключен 3 к выходу фотодетектора первого оптического канала, предварительный усилитель второй пары — к выходу фотодетектора второго оптического канала, выходы удвоителей частоты подключе-. ны чс входам усилителя обратной свя-. зи, а делитель частоты на два подключен входом к выходу усилителя обратной связи и выходом — к последовательно включенным радиочастотным катушкам.

1141364 2

Известей самогенерирующий.квантовый магнитометр, содержащий два или три магниточувствительных элемента с оеями, разнесенными в пространстве на угол 135О, причем в цепь обратной связи включен тот магниточувствительный элемент, амплитуда сигнала которого при данной ориентации больше Г1 3

Недостатком такого магнитометра является наличие погрешности при измерении магнитного поля, появляющейся при переключении сигнала с одного канала на другой.

Известен:также квантовый магнитометр, содержащий спектральную лампу, генератор возбуждения спектральной лампы, круговые поляризаторы, камеры поглощения с радиочастотными катушками, расположенные под углом одна относительно другой, фотоприемник, блок возбуждения сигнала атомного резонанса и оптическую систему (2 ).

Этот магнитометр обладает мертвой зоной в ориентационной зависимости амплитуды сигнала (зоной нечувствительности), связанной с наличием таких угловых положений датчика относительно измеряемого поля, при которых фазы сигналов от различных камер противоположны, и сигналы взаимно компенсируются.

Наиболее близким техническим . решением к изобретению является многокамерный самогенерирующий квантовый магнитометр, содержащий генератор возбуждения спектральной лампы, по крайней мере два расположенных под углом оптических канала, каждый иэ которых содержит последовательно размещенные поляроид, :-четвертьволновую пластинку, камеру поглощения, радиочастотную катушку, охватывающую камеру поглощения, и фотодетектор, а также спектральную лампу, размещенную в области пересечения оптических каналов, и усилитель обратной связи с фазокорректирующими цепями i3 j.

Недостатком известного магнитометра является наличие зон нечувст1О канала, каждый из которых содержит последовательно размещенные поляроид, четвертьволновую плас20 тину, камеру поглощения, радиочастотную катушку, охватывающую камеру поглощения, и фотодетектор, а также спектральную лампу,.размещенную в области пересечения оптических кад5 налов, и усилитель обратиой связи с фазокорректирующими цепями, дополнительно введены две пары последовательно соединенных предварительного усилителя и удвоителя частоты и делитель. частоты и делитель частоты на два, причем предварительный усилитель первой пары подключен к выходу фотодетектора первого оптического канала, предварительный уси35 литель второй пары — к выходу фото-! детектора второго оптического канала, выходы удвоителей частоты подключены к входам усилителя обратной связи, а делитель частоты на два подключен входом к выходу усилителя обратной связи и выходом — к последовательно включенным радиочастотным катушкам.

Магнитометр может быть выполнен в двух- или в трехкамерном варианте, На чертеже изображена структурная схема самогенерирующего квантового магнитометра с двумя камерами.

Устройство содержит спектральную лампу 1, генератор 2 возбуждения спектральной лампы, поляроиды 3 и 4, четвертьволновые пластины 5 и 6, камеры 7 и 8 поглощения, радиочастотные катушки 9 и t0 фотодетекторы 11 и 12, предварительные усилители 13 и 14, удвоители частоты 15 и 16, усилитель обратной связи с фазокорректирующими цепями 17, делитель t8 частоты на два, причем свет

Изобретение относится к магнитометрической техйике и может быть использовано при разработке магинто.— метров, применяемых для измерения земного или космического магнитных полей..вительности (мертвых зон), обусловленных тем, что, если биссектриса угла между оптическими осями перпендикулярна направлению магнитного поля, то происходит взаимная компенсация сигналов камеры.

Цель изобретения — расширение рабочего диапазона путем устранения зон нечувствительности в ориентационной зависимости амплитуды сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в многокамерный самогенерирующий квантовый магнитометр, содержащий генератор возбуждения спектральной лампы, по крайней мере два рас положенных под углом оптических

11413

3 от спектральной лампы 1, пройдя через поляроиды 3 и 4, четвертьволновые пластины 5 и 6 и ячейки 7 и 8 поглощения, падает на фотодетекторы 11 и 12, выходы фотодетекторов 11 и 12 подключены к входам предварительных усилителей 13 и 14, выходы которых соединены с входами удвоителей 15 и 16 частоты, выходы удвои телей частоты подключены к входу усилителя обратной связи с фазокорректирующими цепями 17, выход которого соединен .со входом делителя 18 частоты на два, а выход делителя частоты на два соединен с радиочастотными катушками 9 и tO.

Магнитометр работает следующим образом.

Световое излучение спектральной лампы 1, циркулярно поляризованное щ поляроидами 3, 4 и четвертьволновыми пластинами 5 и 6, модулируется по интенсивности камеры 7 и 8 поглощения с частотой переменного магнитного поля, создаваемого радиочастот- 25 ными катушками 9 и 10. Фотодетекторы 11 и 12 преобразуют это излучение в электрические сигналы, которые, усиливаются предварительными усилителями 13 и 14, после чего

64 4 частота этих сигналов умножается на два удвоителя частоты 15 и 16.

Сформированные таким образом сигналы от различных камер суммируются и усиливаются усилителем обратной связи с фотокорректирующими цепямя 17. Для выполнения условия генерации необходимо восстановить исходное значение частоты, что осуществляется делителем 18 частоты на два, выходной сигнал которого подается на последовательно соединенные радиочастотные катушки 9 и 10.

При этом замыкается положитель-. ная обратная связь, обеспечивающая возникновение незатухающих колебаний с частотой, определяемой напряженностью внешнего магнитного поля.

Операция удвоения частоты приводит к тому, что суммирование сигналов от различных камер происходит не алгебраически, а по абсолютным величинам, в связи с чем угловые зоны, в которых происходит взаимная компенсация сигналов, отсутствует.

Таким образом, предлагаемый магнитометр позволяет расширить диапазон измерений путем устранения мертвой зоны в ориентационной зависимости амплитуды сигнала.

ВННИПИ Заказ 491/34 Тираж 748 По сире

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, уи.Проектиая, 4