Устройство для измерения постоянного магнитного поля

Устройство для измерения постоянного магнитного поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике измерения постоянных магнитных полей методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) с использованием частотной модуляции радиочастотного магнитного поля, в котором находится ядерный образец. Цель - упрощение устройства и повышение точности измерений в единицах магнитного поля. В устройство введены блоки, формирующие гармонический сигнал модуляции частоты автодина с периодом, кратным обратному значению гиромагнитного отношения ядер образца. Суммирование периодов частоты автодина при ЯМР осуществляется частотомером, время измерения которого кратно периоду сигнала модуляции. Сигналы ЯМР с автодина поданы на индикаторное устройство через фильтр высоких частот с частотой среза в интервале между первой и третьей гармониками частоты модуляции, что существенно повышает отношение сигнала к шуму при регистрации ЯМР и результирующую точность измерения магнитных полей.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ К

РЕСПУБЛИК (19) Ш) (51)5 G О1 R 33/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬПИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4367000/31-25 i (22) 21 ° 01.88 (46) 23, 02, 90, Бюл. Ф 7 (71) Объединенный институт ядернь. х исследований (72) В.M.Ëà÷èíîâ (53) 539.143.43 (088.8) (56) Леше А, Ядерная индукция,-М.:

Изд-во иностр. лит., 1963, с.187, 215-217.

Авторское свидетельство СССР

II- 890184, кл, G 01 N 24/06, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ (57) Изобретение относится к технике измерения постоянчых магнитных полей методом ядерного магнитного резонан-, са (ЯМР) с использованием частотной модуляции радиочастотного магнитного поля, в котором находится ядерный обИзобретение относится к измерительной технике,а именно к технике измерения постоянных магнитных полей методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) .

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение точности измерения в единицах магнитного поля.

На. фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — форма модуляции частоты автодина; на фиг.3 — сигналы ЯМР; на фиг.4 — счетные импульсы в частотомере, Устройство содержит датчик t ЯИР, автодин 2., частотомер 3, индикатор 4 сигнала ЯМР, кварцевый генератор 5, первый делитель 6 частоты, второй

2 разец.Цель — упрощение устройства и повышение точности измерений в единицах магнитного поля.В устройство введены блоки,формирук цие гармонический сигнал модуляции частоты автодина с периодом, кратным обратному значению гиромагнитного отношения ядер образца. Суммирование периодов частоты автодина при ЯИР осуществляется частотомером, время измерения которого кратно периоду сигнала модуляции.

Сигналы ЯМР с автодина поданы на индикаторное устройство через фильтр высоких частот с частотой среза в интервале между первой и третьей гармониками частоты модуляции, что существенно повышает отношение сигна- I ла к шуму при регистрации SIMP и результирующую точность измерения магнитных полей. 4 ил. С: делитель 7 частоты, симметричный интегратор 8, фильтр 9 низких частот (н.ч.), фильтр 10 высоких частот (в. ч,), управляемый усилитель 11.

Устройство работает следующим об-. разом. l

Датчик 1 SIME состоит из катушки с ядерным образцом внутри нее и помещается в измеряемое постоянное магнитное поле В„ „. В катушке возбуждается радиочастотное (р.ч.) магнитное поле, так как катушка связана с антодином 2, являясь частью его р.ч. контура. Частота F автодина модулируется внешним гармоническим сигналом с периодом Т„,д(фиг,2) и глубиной модуляции + d F (больше илн меньше

1545176 ширины сигнала ЯМР) с целью дискриминации ЯМР. Для определения В„, часто- . ту. F автодина 2 подстраивают так, что, подавая сигнал ЯМР с автодина через в,ч. фильтр 10 на индикатор 4 сигнала ЯМР, с его помощью фиксиру ют условие ЯМР (фиг.3) .

В устройстве с помощью последовательно включенных блоков (кварцевого генератора 5, первого делителя Ь частоты, симметричного интегратора 8, фильтра 9 н.ч. и управляемого услителя 11) осуществляется гармоническая модуляция F автодина с периодом

T„, „кратным обратному значению гиромагнитного отношения, например, протонов. Возможно, например, численное значение Т,„„= 23,48736 мс (й„,„4-42 Гц), Для измерения Р (среднего значения) необходимо суммировать чи"ло ! периодов в пределах периода Т

При линейной модуляции частоты

1 (ЛГ/Г 0,01) сумма числа периодов равна средней частоте за период

Т,д. При этом не существенно, когда начйнать счет периодов, время счета точно равно Т„,д и сумма периодов остается постоянной. Численно сумма периодов за Т мод соответствует значению измеряемого магнитного поля В„ в единицах Тесла, если предварительно приборно согласовать с В положечие разрядной заИЗм пятой в сумме.

Точное соответствие Т и Т„ опре-35 деляется с помощью прямоугольного сигнала с выхода первого делителя частоты, имеющего период Т „„„, через

;второй делитель частоты на вход

"Время измерения11 частотомера 3. Задавая различные коэффициенты пересчета второго делителя (например, 2 или

20) возможно увеличивать Т„ кратно

Т,,, чтобы повысить точность измерения частоты (магнитного поля).

Частота среза фильтров н.ч. и в.ч. выбирается в интервале частот между первой и третьей гармониками частоты модуляции по следующим причинам. На вход фильтра н.ч. поступает Сигнал

50 в виде симметричной пилы", состоящей из 1,3,5... гармонических составляющих, из которых только первую гармонику должен пропустить фильтр н.ч. Фильтр в.ч. должен подавить в 55 измерительном канале в основном первую гармонику„ которая вози.".- кн= -.. при частотной модуляции в автодине из-за соответствуюшего изменения добротности контура и появления в связи с этим амплитудной модуляции в выходном сигнале. Из-за возможных нелинейностей в некоторых элементах схемы в выходном сигнале может появиться и паразитная вторая гармоника, хотя и малая по амплитуде.

Предлагаемое устройство может работать при амплитудах частотной модуляции больших и меньших ширины сигнала ЯИР (интегральный и дифференциальный подход), устройство не требует дополнительного оборудования для управления системой модуляции при измерениях, что приводит к снижению погрешности измерений. В устройстве возможны существенные вариации в величинах T, и Т„,„ относительно друг друга. Введение фильтров н.ч, и в.ч, в каналах измерения и модуляции устройства обеспечивает существенное увеличение отношения сигнала к шуму и соответственно снижает погрешность в измерениях постоянных магнит ых полей в диапазоне (0,05-2,5)T по крайней мере до уровней ниже

0,001%.

Формула изобретения

Устройство для измерения постоянного магнитного поля на основе ядерного магнитного резонанса (ЯМР), включающее последовательно соединенные датчик ЯМУ с образцом и автодин с перестраиваемой частотой, с входом для модуляции частоты и с выходами сигналов SIMP и частоты автодина, индикатор сигнала ЯМР, частотомер,,а также последовательно соединенные кварцевый генератор и делитель частоты,причем выход частоты автодина соединен с первым входом частотомера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения и повыщения точности измерения в единицах магнитного поля, в него дополнительно введены второй делитель частоты, симмеричный интегратор, фильтр низких частот и фильтр высоких частот, управляемый усилитель, при этом выход первого делителя через второй делитель частоты соединен с вторым входом частотомера, а через последовательно соединенные симметричный интегратор, фильтр низких частот и управляемый усилитель— с входом модуляции частоты автодина, Составитель В.Покатилов

Техред А.Кравчук Корректор О.Ципле

Редактор Е.Папп

Заказ Ц89 . Тирах 563 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагар..на, 5 1545176 6 выход симметричного интегратора под- тот соединен с выходом сигналов ЯМР соединен к второму входу индикатора автодина и первым входом индикатора сигналов ЯМР, а фильтр высоких час- сигналов ЯМР.