Устройство для измерения магнитной индукции

Устройство для измерения магнитной индукции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) т 347 1 2

{61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 23.О7. 75 (21) 2158546/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) ОпубликованоО 5.11.76.Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 05,03.77 (51) M. 1<я,"6О1 1л 33/О2

Государствеииый комитет

Совета Мииистров СССР оо делам изооретеиий и открытий (53) УДК 621.317.44 (088.8) 10. С. Сидэрин и С. A. Спектор (7 ) Авторы изобретения

Ленинградский эрдена Ленина политехнический институт им, М. И, Калинина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГН ИТНОЙ

ИНДУКЦИИ

Предлагаемое изобретение относится к области приборостроения и может быть испопьзовано цля измерения магнитной индук:— ции по принципу ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и цдя физико-химических ис — 5 следований вешеств.

Известно устройство, автоматически настраиваюшееся на измеряемое поле за счет перемешения конденсатора от двигателя(11.

Недостаток такого устройства заключается 1Î в низкой помехозащишенности.

Известно также устройство для измерения магнитной индукции, содержашее последовательно соединенные цатчик ядерного магнитного резонанса, генератор высокой частоты 15 с управляемым реактивным элементом в контуре и блок выделения сигнала яцерного магнитного резонанса, выход которого сое— динен с управляемым реактивным элементом генератора высокой частоты, а также 20 блок нелинейности, выход которого соединен с управляемым реактивным элементом в контуре генератора высокой частоты(2).

Опнако такое устройство имеет низкую точи ос ть измерения. 25

Цель изобретения — повышение точности и расширение циапазона измерения.

Цель достигается тем, что устройство для измерения магнитной инПукции, соцержашее последовательно соединенные датчик яперного магнитного резонанса генератор высокой частоты с управляемым реактивным элементом в контуре и блок выделения сигнала ядерного магнитного резонанса, вы— хоп которого соединен с управляемым реак— тивным элементом генератора веясокой час-тоты, а также блок нелинейности, выход которого соединен с управляемым реактивлп,тм элементом в контуре генератора высокой частоты, снабжено последовательно соединенными магниторезистором и преобразователем сопротивления в напряжение, свопм выхоцом попкпюченныкл ко входу блока не— линейности, причем магниторезистор с датчиком ядерного магнитного резонанса помещен в измеряемое магнитное поле.

На чертеже представлена схема устройства цля измерения магнитной индукции.

Устройство состоит из датчика 1 яцерного магнитного резонанса, генератора 2

534712

3 высокой частоты с управляемым реактивным элементом в контуре блока 3 выделения сигнала яцерного магнитного резонанса с цепью автоподстройки частоты, магниторезистора 4, преобразователя 5 сопро5 тивления в напряжение и блока 6 нелинейности.

В исследуемое магнитное поле NS помешен цатчик 1 ядерного магнитного резонанса, соединенный с контуром генератора 2 высокой частоты. При совпадении частот прецессии ядер вещества датчика 1 с частотой генератора 2 высокой частоты появляет— ся сигнал ЯМР, который поступает от генератора 2 на блок 3 выделения сигнала ЯМР.

i5

В блоке 3 производится обработка сигнала, т. е. улучшение отношения сигнал-шум, формирование фронтов и амплитуды сигнала, получение напряжения, пропорционального рас- 20 согласованию частоты прецессии и частоты генератора. Послецнее напряжение подается на управляемый элемент контура генератора 2 и подстраивает его частоту в сторону уменьшения рассогласования частот. Оцновре- 5 менно на управляемый элемент генератора 2 воздействует напряжение от датчика — магниторезистора 4, помещенного совместно с датчиком 1 ЯМР в измеряемое магнитное поле. Сопротивление магниторезистора изме30 няется подвлиянием измеряемой магнитной индукции. Магниторезистор соединен с преобразователем 5, который преобразует из— менение сопротивления магниторезистора 4 в напряжение, величина которого зависит от значения измеряемой магнитной индукции.

Напряжение с выхода преобразователя 5 поступает на вход блока 6 нелинейности и с выхода последнего на управляемый реактивный элемент генератора 2 высокой частоты, 40 подстраивая частоту высокочастотного генератора. При изменении индукции магнитного поля генератор 2 высокой частоты процолжает следить за частотой прецессии по двум цепям: первая цепь- блок 3 выде- 45 ления сигнала ЯМР с цепью автоподстройки частоты и вторая цепь — магниторезистор 4, преобразователь 5, блок 6 нелинейности.

Применение цепи слежения с магниторезистором облегчает работу первой .цепи автопод- 50 стройки частоты, расширяет полосу удержания и снижает погрешность статизма, так как на долю первой .цепи АПЧ остается отработка меньшего рассогласования.

В случае отсутствия сигнала ЯМР в на- 55 чальный момент частота генератора 2 приводится к частоте прецессии по цепи: магниторезистор 4, преобразователь 5, блок6 нелинейности, управляемый элемент генератора 2. Блок 6 нелинейности позволяет бО скорректировать нелинейность зависимости частоты высокочастотного генератора 2 от значения магнитной индукции, т. е. увеличить точность грубой подстройки частоты генератора за счет магниторезистора. При правильном согласовании частоты высокочастотного генератора 2, определяемой магниторезистором, с величиной магнитной индукции, частота генератора попадает в зон ну захвата, и первая цепь АПЧ подстраивает частоту генератора к частоте прецессии яце яцер вещества. В связи с тем, что магниторезистор принудительно приводит частоту генератора в зону захвата системы, помехозащищенность системы резко возрастает. Применение магниторезистора позволяет значительно упростить блок нелинейности, а в некоторых случаях исключить его из схемы. Это объясняется следующим. Частота генератора 2 с управляемым реактивным элементом в контуре (например, варикапом), ориентировочно пропорциональна управляющему напряжению в степени одна четвертая, напряжение, снимаемое с преобразователя 5, пропорционально квадрату измеряемой магнитной индукции, Таким образом, блок нелинейности должен моделировать функцию напряжения в степени два вместо четырех при применении преобразователя Холла. При необходимости слежения в узком диапазоне можно осуществить непосредственное соецинение магниторезистора 4 через преобразователь 5 с управляемым реактивным элементом контура генератора 2 высокой частоты. При этом точность грубой подстройки частоты будет выше,чем в случае применения преобразователя Холла, что объясняется характеристиками магниторезистора. Полоса захвата и слежения прибора будет выше, чем с преобразователем Холла, но ниже, чем в случае применения блока нелинейности.

Таким образом, применение магниторезистора в поиско-следящей системе позволяет повысить помехозащищенность прибора из-за наличия принудительного приведения частоты генератора в зону захвата. Блок нелинейности позволяет расширить функциональные возможности системы, а именно расширить полосу захвата и удержания. Применение магниторезистора вместо преобразователя Холла позволяет упростить блок нелинейности, а при малом необходимом диапазоне работы имеется возможность обойтись без блока нелинейности. Применение цепи поиска и слежения с магниторезистором позволяет снизить ошибку статизма, расширить полосу удержания в связи с тем,что на долю устройства выделения сигнала ЯМР с цепью автоподстройки остается отработка

534712

Составитель В. Лякишев

Редактор В. Фельдман Техред А, Богдан Корректор В. Салка

Заказ 5524/232 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"., r. Ужгород, ул. Проектная, 4 меньшего значения начального рассогласова— ния.

Ф ормула изобретения

Устройство для измерения магнитной индукции, содержащее последовательно соединенные датчик ядерного магнитного резонанса, генератор высокой частоты с управ- 10 ляемым реактивным элементом в контуре и блок выделения сигнала ядерного магнитного резонанса, выхоц которого соединен с управляемым реактивным элементом генератора высокой частоты, а также блок нелинейности,i выход которого соединен с управляемым реактивным элементом в контуре генератора высокойчастоты, отлич ающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения циапазона измерения, оно снабжено последовательно соединенными магниторезистором и преобразователем сопротивления в напряжение, своим выходом поцключенным ко входу блока нелинейности, причем магниторезистор с датчиком яцерного магнитного резонанса помещен в измеряемое магнитное поле.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Кунстман В. Г. и др. "Измеритель напряженности магнитного поля, автоматически настраивающийся на измеряемое поле" Приборы и техника эксперимента, № 4, 1966 r.

2. Авторское свидетельство СССР № 179375, кл. 5 01 R 33/02, 1966 г. (прототип).