Устройство для измерения магнитного поля

Устройство для измерения магнитного поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение Относится к области магнитных измерений и может быть использовано при измерениях магнитного поля Земли и его вариаций. Цель изобретения - повьшение чувствительности . Стеклянный баллон с виброгасящей прокладкой 2, пьезопреобразователем 3 с магнитоупорядоченной пластинкой 4,. с катушкой 5, соединенной с генератором 6 высокой частоты , образует датчик. Датчик соединен с усилителем 7, амплитудным 8 и синхронными 9 детекторами и регистрирующим прибором 10. В пластинке 4 создают линейно-осциллирующее модулированное по амплитуде поле накачки. Изменяя величину амплитуды поля накачки и коэффициент модуляции,добиваются магнитооптического резонанса в пластине. С помощью пьезопреобразова:теля и по частоте поля накачки, соответствующей зарегистрированному максимуму резонанса, судят о величине индукции магнитного поля. Устройство может работать в двух ре- , жимах: в режиме магнитометра и вариометра . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л 00 ijib 4 о: Фиг. 2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (21) 3735314/24-21 (22) 03.05.84 (46) 23.02.86. Вюл. 9 7 (72) M.M.Òåëüìèíîâ и О.Л.Сокол-Куты ловский (53) 621.317.44(088.8) (56) ПТЭ, 1983, У 4, с. 192-193.

Магнитометр квантовый M-33. Инструкция по эксплуатации. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ (57) Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано при измерениях магнитного поля Земли и его вариаций.

Цель изобретения — повышение чувствительности. Стеклянный баллон с вибро. гасящей прокладкой 2, пьезопреобразоою an A

SU (д) GOI R 33/02 33/26 вателем 3 с магнитоупорядоченной пластинкой 4,. с катушкой 5, соединенной с генератором 6 высокой частоты, образует датчик. Датчик соединен с усилителем 7, амплитудным 8 и синх" ронными 9 детекторами и регистрирующим прибором 10. В пластинке 4 создают линейно-осциллирующее модулированное по амплитуде поле накачки.

Изменяя величину амплитуды поля накачки и коэффициент модуляции,добиваются магнитооптического резонанса в пластине. С помощью пьезопреобраэователя и lIQ частоте поля накачки, соответствующей зарегистрированному максимуму резонанса, судят о вели-, чине индукции магнитного поля. Уст» ройство может работать в двух ре- . жимах . в режиме магнитометра и вариометра. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

121344

Устройство для измерения магнитного поля содержит (фиг.2) магниточувствительный элемент (датчик), содержащий стеклянный баллон 1 со впаянны-, 40. ми электрическими проводниками,в кото-, . рой помещены виброгасящая прокладка 2, пьезопреобразователь 3 с прикрепленной к нему магнитоупорядоченной пластинкой 4, причем пьезопреобразова45 тель соединен с выводами в стеклянном баллоне. На баллон намотана катушка 5, которая подключена к выходу перестраиваемого генератора 6 высокой частоты. Выход датчика последова50 тельно соединен с усилителем 7 амплитудным детектором 8, синхронным детектором 9 и регистрирующим прибором

10. Генератор 11 модуляции одним выходом подсоединен к генератору 6 вы-i сокой частоты, а другими — к синхрон. ному детектору 9.

Устройство работает следующим образом.

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано при измерениях магнитного поля Земли и его вариаций, гра" диента магнитного поля, в системах ориентации по вектору магнитного поля Земли и в компараторах магнитного поля

Известен квантовый магнитометр, в котором резонансное оптическое из- 10 лучение получается путем возбуждения излучения атомов того же элемента, который используется в качестве рабочего вещества.

Целью изобретения является повы" 15 шение чувствительности за счет уменьшения потребляемой мощности и отсутствия необходимости температурной стабилизации датчика.

На фиг.1 представлены записанные 20 на самописце спектры магнитоакустического резонанса при значениях

-Ф магнитного поля 0,28 ° 10 Тл (а), 0,41 10 Тл (Á) и 0,55 1О Тл (8) соответственно, при поле накач- 25 ки, равном 0,45 10 Тл; на фиг.2— блок-схема устройства.

Способ осуществляется следующим образом.

В материале с упорядоченной маг- 30 нитной структурой — ферромагнитной пластине (аморфный сплав FezeS io Biz ) создают линейно-осциллирующее модулированное по амплитуде поле накачки. Изменяя величину амплитуды поля 35 накачки и коэффициент модуляции, добиваются магнитоакустическаго pesoнанса в ферромагнитной пластине, регистрируют его.максимум с помощью пьезопреобразователя и по частоте поля накачки, соответствующей максимуму резонанса, судят о величине индукции магнитного поля.

Способ основан на волновых явлениях, имеющих резонансный характер зависимости частоты от величины магнитного поля. Ее можно записать следующим образом: р = К Н,„, где

Ю вЂ” резонансная частота, К вЂ” коэфР фициент пропорциональности, Н < напряженность эффективного магнитного поля, причем Н является функцией измеряемого магнитного поля, внутреннего поля ферромагнитного рабочего вещества и поля накачки.

Для каждого рабочего образца при фиксированном значении поля накачки можно снять экспериментально и пред6 2 ставить в виде таблицы или графика соотношения между значением составляющей вектора индукции магнитного поля и резонансной частотой, соответствующей этой составляющей.

Способ реализуется на ферромагнитном материале с упорядоченной магнитной структурой. Преимущественное направление создается анизотропией ферромагнетика и направлением возбуждения, причем направление возбуждения совпадает с преимущественным направлением ферромагнетика и определяет ось измерения составляющей вектора индукции магнитного поля.

Разрешение линий спектра (фиг.1) закономерно зависит от значения по-: стоянного магнитного поля. С увеличением постоянного поля линии разбегаются от центральной частоты, равной 419,54 кГц. Линии дополнительно расщеплены и расстояние между вершинами одной расщепленной линии состав. ляет порядка 1 кГц. При снятии спектра добротность постоянного магнитного поля (отношение значения поля к его градиенту) составляет около

6000. Экспериментальные исследования показали, что в поле Земли наблюдаются разрешенные спектры с центральными частотами в районе 200, 220, 280, 420, 980 кГц. Ширина ли нии на полувысоте составляет при этом на частоте 200 кГц 40 Гц, а на частоте 980 кГц — 200 Гц, 1

3 12

На катушку 5 датчика подается пе-. ременное промодулированное по амплитуде напряжение частотой Ю р, которое создает в катушке линейно-осциллирующее поле накачки и поле модуляции. В пластине 2, направленной вдоль составляющей вектора измеряемого магнитного поля, возникает магнитоакустический резонанс, который регистрируется пьезопреобразователем 3 и усиливается усилителем 7

1 детектируется амплитудным детектором 8 и подается на синхронный детектор 9. В качестве регистратора может быть использован стрелочный прибор.

Так как датчик имеет высокую добротность, то для возбуждения магнитоакустического резонанса требуется малое поле накачки (около 200 нТл).

При увеличении поля накачки и коэффициента модуляции до некоторого значения датчик начинает самоосциллировать. на резонансных частотах.

В этом случае пьезопреобразователь играет не только роль преобразователя упругих волн в электрический сигнал, но является еще и активным !! и зеркалом, поддерживающим магнитоупругие колебания по фазе и амплитуде.

Устройство может работать в двух режимах: в режиме магнитометра и в режиме вариометра. В режиме магнитометра измеряемое поле соответствует частоте магнитоакустического резонанса. При измерении вариаций магнитного поля генератор поля накачки настраивается на максимум резонансной линии, а регистрируются изменения амплитуды сигнала. При такой методике экспериментально полученная чувствительность в режиме вариометра в поле Земли составляет порядка 1 мкВ/нТл при отношении сигнала к шуму, равном 10.

Устройство для измерения магнитного поля дополнительно содержит изолирующую виброгасящую прокладку, помещенную в вакуумированный стеклянный баллон с впаянными электрическими выводами, причем пьезопреобразователь с полосой из магнитоупорядоченного материала закреплен на изолирующей виброгасящей прокладке, а пье13446 4 зопреобразователь соединен с впаянными электрическими выводами баллона. Заключение магниточувствительного элемента в вакуумированный баллон и его расположение на виброгасящей прокладке позволяет снизить уровень акустических шумов, что уменьшит порог чувствительности, повысит стабильность и долговечность, так

1р как исключаются такие факторы, как коррозия ферромагнетика и конденсация влаги при изменениях температуры.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения магнитного поля, содержащее магниточувствительный элемент, катушку, усилитель и регистрирующий прибор, о тл и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью повышения чувствительности, оно дополнительно содержит амплитудный и синхронный детекторы, генератор высо25 кой частоты и генератор модуляции, а магниточувствительный элемент выполнен из полоски с магнитоупорядоченной магнитной структурой, механически соединенной с пьезопреобразователем и расположенной внутри вакуумированного баллона и катушки, при этом катушка подключена к выходу перестраиваемого генератора высокой частоты, пьезопреобразователь последовательно

35 соединен с усилителем, .амплитудным детектором, синхронным детектором и. регистратором, а генератор модуляции одним выходом подключен к генера" тору высокой .частоты, а другим выхо40 дом — к второму входу синхронного детектора.

2. Устройство для измерения магнитного поля по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что магниточувствительный элемент дополнительно содержит

45 изолирующую виброгасящую прокладку, закрепленную в вакуумированном баллоне с впаянными электрическими выводами, причем пьезопреобразователь с полоской из магнитоупорядоченной маг50 нитной структуры закреплен на изолирующей виброгасящей прокладке и соединен с электрическими выводами балло-: на.

)2)3446 д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4 °

Составитель А; Гуськов

Редактор Т.Кугрышева Техред М.Пароцай

Заказ, 779/56 . Тира к 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., Корректор О. Луговая

Подписное