Квантовый магнитометр
Союз Советских
Социалистических республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ
< >789953 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 12. 10. 77 (21) 2530856/18-21 с присоединением заявкм Нов (23) Прморитет—
Опубликовано 231280. бюллетень Йо 47
Дата опубликования описания 26.12ВО (53))A Кл 3
6 01 R 33/08
Государственный комитет
СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК621. 317. 44 (088.8) (72) Авторы изобретения
А.П.Скрипка и Б.A.Ëèííèêoâ
: - / с,.
Геленджикское отделение НИИМоргеофиэики „ " --- . : i,( (71) Заявитель (54) КВАНТОВЫЙ МАГНИТОМЕТР
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в качестве измерителя слабых магнитных полей в установках 5 различного назначения, в частности для измерения модуля полного вектора магнитного поля Земпи.
Известны квантовые магнитометры, содержащие датчик с оптической сис- fQ темой, усилитель, модулятор, синхронный детектор; генератор низкой частоты и регистратор (1f.
Иэ известных квантовых магнитометров наиболее близким IIo технической сущности к предлагаемому является магнитометр, содержащий датчик с оптической системой, генератор возбуждения спектральной лампы и поглощающей ячейки, усилитель, синхронный детектор, выходной сигнал с которого используется для перестройки радиочастотного генератора, низкочастотный генератор для частотной модуляции радиочастотного поля, мо дулятор и регистрирующий блок 12).
Усиление в фазовое детектирование сигнала магнитного резонанса производится в нем на той же частоте, что и частотная модуляция радиочастотного генератора, что имеет ряд недостатков.
Так, для уменьшения модуляционного уширения линии наблюдаемого резонанса и тем саввам увеличения чувствительности прибора необходимо уменьшить частоту низкочастотной модуляции. Для улучшения работы низкочастотного усилителя.и лучшей отстройки от шумов необходимо увеличивать частоту низкочастотной модуляции.
При частотной модуляции низкочастотного поля увеличивается погрешность эа счет несимметрии сигнала частотномодулированного радиочастотного поля.
Усиление сигнала на частоте низкочастотной модуляции увеличивает паразитиые наводки от не прошедших через датчик низких частот, что ухудшает отношение сигнал/шум.
Цель изобретения - увеличение чувствительности и помехоэащищенности магнитометра.
Поставленная цель достигается тем, что в квантовый магнитометр, содержащий датчик с оптической системой, включающий спектральную лампу накачки с фокусирующей линзой, 789953 поглощающую ячейку с рабочим веществом и расположенный между ними фильтр круговой поляризации, генератор возбуждения спектральной лампи) накачки и поглощающей ячейки с рабочим веществом, радиочастотный управляемый генератор, последовательно соединенные фотоприемник, избирательный на частоте . д усилитель низкой частоты и фазовый детектор, выход которого соединен с входом радиочастотного управляемого генератора, регистрирующий прибор, соединенный с выходом радиочастотного управляемого генератора, генератор опорной частоты kw радиочастотную и моцуляционную катушки, расположенные на поглощающей ячейке, введены делитель опорной частоты с тремя частотными выходами.
1 ))-1 и 2и .где; и — положительное больше единицы число, w — частота, положительное число, зависящее от частоты генератора опорной частоты; соединЕнный w — частотным выходом со вторым входом фазового детектора, -1- и — частотным выходом с модуляи ционной катушкой, а входом на частоте kw — с опорным генератором, и балансный модулятор, выход которого соединен с радиочастотной катушкой, первый вход соединен с - †-часи- ) тотным выходом делителя опорной частоты, а второй — с выходом радиочастотного управляемого генератора.
Функциональная схема магнитометра представлена на чертеже.
Магнитометр содержит усилитель 1 низкой частоты, фазовый детектор 2, делитель частоты 3, кварцевый генератор 4, балансный модулятор 5, радиочастотный управляемый генератор
6, регистрирующий прибор 7, генератор 8 высокой частоты возбуждения спектральной лампы и поглощающей ячейки, датчик 9, на поглощающей ячейке которого расположены радиочастотная катушка 10 и модуляционная катушка 11 ° Сигнал с датчика выделяется на фотоприемнике 12.
Квантовый магнитометр работает следующим образом. Сигнал от кварцевого генератора 4 подается на .делитель частоты 3, причем делитель имеет три выхода, частота с одного из них .ю подается на фазовый детектор 2 в качестве опорной. Со второго выхода делителя частота-„ w
1 подается на модуляционную катушку
11 датчика для низкочастотной модуляции полем. С третьего выхода частота ==" ж подается на баланс2. .HbtA Mo HTo 5 (n -любое число, больше 1). Выбор зависит .от частоты пропускания усилителя низкой
40 возможностей выбора кварцевого генератора в качестве опорного.
t0
t5
35 частоты. На балансный модулятор 5 подается также частота )) от управляемого радиочастотного генератора 6. С выхода балансного модулятора 5 две частоты, равные, %.)- йо+ 2и и )W то 2и а подаются в радиочастотную катушку 10 датчика. На фотоприемнике 12 датчика выделяется низкая частота
Ц)=щ-ц) — êîòîðàÿ усиливается усилителем 1 и в фазовом детекторе 2 сравнивается с опорной. Сигнал постоянного напряжения, выделенный в фазовом детекторе 2, подается на управляемый радиочастотный генератор
6, чем осуществляется подстройка
его к частоте магнитного резонанса.
Частота регистрируется прибором 7, в состав которого входит частотомер.
Таким образом осуществляется регистрация сигнала магнитного резонанса при отсутствии частотной модуляции радиополя, модуляции полем осуществляется на более низкой частоте что улучшает чувствительность схемы, а усиление сигнала - на более и высокой частоте Ф, что улучшает помехозащищенность ее.
Использование делителя частоты с несколькими коэффициентами деления и балансного модулятора выгодно отличает магнитометр от прототипа, так как позволяет низкочастотную модуляцию и усиление сигнала магнитного резонанса вести на разных частотах, что улучшает отношение сигнал/шум и увеличивает чувствительность прибора за счет уменьшения модуляционного уширения. Применение делителя частоты упрощает схему за счет расширения
Формула изобретения
1.Квантовый магнитометр, содержащий датчик с оптической системой, включающий спектральную лампу накачки с фокусирующей линзой, поглощающую с рабочим веществом и расположенный между ними фильтр круговой поляризации, генератор возбуждения спектральной лампы накачки и поглощающей ячейки с рабочим веществом, радиочастотный управляемый генератор, последовательно соединенные фотоприемник, избирательный на частоте w усилитель низкой частоты и фазовый детектор, выход которого .соединен с входом радиочастотного управляемого генератора, регистрирующий прибор, соединенный с выходом радиочастотного управляемого генератора, генератор опорной частоты Мж, радиочастотную и модуляционную катушки, расположенные на поглощающей ячейке, 789953
Составитель Е.Данилина
Редактор В.Данко Техред Н.Граб Корректор В.Бутяга
Заказ 9036 8 Тираж 1019 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП"Патент", r.Óærîðîä,óë.Проектная,4 отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и помехозащищенности магнитометра, в него введены делитель опорной частоты чо с тремя частотными выходами: Ф 6
ФФ -% + — ) 3 и где: n — положительное больше единицы число, и — частота, - положительное число, завися-)О щее от частоты генератора опорной частоты; соединенный w — частотным выходом со вторым входом фазового детектора д частотным выходом с модуля» ционной катушкой, а входом на частоте
kN — с опорным генератором, и баланс» ный модулятор, выход которого соединен с радиочастотной катушкой, первый вход соединен с - w - частот2и ным выходом делителя опорной частоты, а второй - с выходом радиочастотного управляющего генератора.
Источники информации принятые во внимание при экспертно
1.Авторское свидетельство СССР .
Р 517866, кл.G 01 V 3/14, 1974.
2.Географическая аппаратура, 1967, вып. 34, с.64-69.
