[go: up one dir, main page]

SU815689A1 - Magnetometer - Google Patents

Magnetometer Download PDF

Info

Publication number
SU815689A1
SU815689A1 SU792722947A SU2722947A SU815689A1 SU 815689 A1 SU815689 A1 SU 815689A1 SU 792722947 A SU792722947 A SU 792722947A SU 2722947 A SU2722947 A SU 2722947A SU 815689 A1 SU815689 A1 SU 815689A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
phase
output
channel
frequency
generator
Prior art date
Application number
SU792722947A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эдуард Анатольевич Мельников
Original Assignee
Курский Политехнический Институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Курский Политехнический Институт filed Critical Курский Политехнический Институт
Priority to SU792722947A priority Critical patent/SU815689A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU815689A1 publication Critical patent/SU815689A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Description

(54) МАГНИТОМЕТР(54) MAGNETOMETER

Изобретение относитс  к измерени величин и направлений вектора напр  женности магнитного пол  в плоской системе координат в широком диапазо не частот и может быть использовано геологии, геофизике, технике магнитных измерений и других област х науки и техники. Известны приборы дл  измерени  величины и направлени  вектора магни ного пол , содержащие магнитомодул ци онный датчик с концентраторами, на-к торых намотаны сигнальные обмотки, концентраторы магнитно св заны между собой посредством модул тора на котором расположена его обмотка, св занна  с генератором. Сигнальные обмотки через согласующие блоки и разностные блоки св заны с фазовращател ми , в схему такисе вход т два сумматора и фазовый детектор с и щикатором 11. Однако облада  высокой чувстви тельностью, известные приборы имеют повышенную сшибку в определении угловых координат вектора магнитного пол . Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени . Цель достигаетс  тем, что в магнитометр , содержащий неперемагничивающеес  ферромагнитное кольцо модул тора с обмотками возбуждени , два генератора возбуждени , два усилител  мощности, усилитель, два синхронных -детектора, подключенных входами к выходам усилител  и генераторов возбуждени , а выходами - ко входу сумматора, измерители фазы и напр жений, введены последовательно соединенные генератор поднесущей и фазорасщепитель, подключенные к его выходу два модул тора, св занные с генераторами возбуждени , выходы которых подключены к соответствующим обмоткам возбузвдени  через усилители мощности, а внутри кольца модул тора помещено неперемагничивающеес  копьдо с двум  взаимно перпендикул рными приемными обмотками, св занными со входами усилител . На фиг. 1 изображена конструкци  магнитомодул ционного входного блока магнитометра; на фиг. 2 - блоксхема магнитометра. Магнитометр состоит из входного магнитомодул ционного блока, в свою .очередь состо щего из внутреннего  The invention relates to the measurement of the magnitudes and directions of the magnetic field strength vector in a flat coordinate system over a wide frequency range and can be used in geology, geophysics, magnetic measurement techniques, and other fields of science and technology. Instruments for measuring the magnitude and direction of the magnetic field vector are known, containing a magnetically modulated sensor with concentrators, where signal windings are wound, and concentrators are magnetically interconnected by means of a modulator on which its winding connected to the generator is located. The signal windings are connected to phase shifters through matching blocks and difference blocks, two adders and a phase detector with and a drawer 11 are included in the circuit. However, they are highly sensitive, the known devices have an increased error in determining the angular coordinates of the magnetic field vector. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy. The goal is achieved by the fact that a magnetometer containing a non-reversible ferromagnetic modulator ring with excitation windings, two excitation generators, two power amplifiers, an amplifier, two synchronous detectors connected by inputs to the outputs of the amplifier and excitation generators, and outputs to the input of the adder, gauges phases and voltages, a series-connected subcarrier generator and a phase splitter are connected, two modulators connected to its output, connected to the excitation generators, whose outputs are connected respective windings vozbuzvdeni through power amplifiers, and inside the ring modulator placed neperemagnichivayuschees kopdo with two mutually perpendicular receiving windings coupled to the inputs of the amplifier. FIG. 1 shows the structure of a magneto-modulation input unit of a magnetometer; in fig. 2 - magnetometer block diagram. The magnetometer consists of an input magnetic modulation unit, in turn, consisting of an internal

неперемагничиваюцегос  кольца 1, на котором размещены две взаимно перпендикул рные обмотки 2 и 3 канала X и канала Y, состо щие кажда  из двух секций.a non-magnetized ring 1 on which two mutually perpendicular windings 2 and 3 of channel X and channel Y are placed, each consisting of two sections.

Внутреннее кольцо 1 будем называть приемным и обмотки 2 и 3 соответственно приемными. Снаружи приемного кольца 1 расположено ферритовое модул торное кольцо 4, на котором расположены две модул торные обмотки. Обмотка 5 Х-канала и обмотка б У-канала , которые геометрически совмещены и намотаны одна в одной. Входы мрду .л торных обмоток соединены с выходами усилителей 7 и 8 мс цности. Y-каиала и Х-канала.The inner ring 1 will be called receiving and windings 2 and 3, respectively, receiving. Outside the receiving ring 1 there is a ferrite modulator ring 4, on which two modulator windings are located. The winding of the 5 X-channel and the winding of the b-channel that are geometrically aligned and wound one to one. The inputs of the mr. Torus windings are connected to the outputs of amplifiers 7 and 8 ms. Y-channel and X-channel.

Входы усилителей 7 и 8 мощности соединены соответственно с выходами модул торов 9 и 10, которые в свою очередь соединены с генераторами 11 и 12 несущих частот Y-канала и Х-ка нала. Кроме этого, вторые входы модул торов 9 и 10 соединены с выходами фазорасщепител  13, вход которого в свою очередь соединен с выходом генератора 14 псднесущей. .The inputs of the power amplifiers 7 and 8 are connected respectively to the outputs of the modulators 9 and 10, which in turn are connected to the generators 11 and 12 of the Y-channel and X-channel carrier frequencies. In addition, the second inputs of the modulators 9 and 10 are connected to the outputs of the phase splitter 13, the input of which in turn is connected to the output of the 14 pd-carrier generator. .

Приемные обмотки подключены ко входам разв зывакадих устройств 15 и 16 с амплитудой коорекцией Х-канала и У-канала. выходы разв зывающих устройств 15 и 16 соединены со входамк усилител  17. Baxojof усилител  17 соединены со входами синхронных детекторов 18 и 19 Х-канала и У-канала , вторые входы которых соединены со вторыми выходами генераторов 11 и 12 несущей частоты. Выходы синхронных детекторов 18 и 19 соединены со входами сумматора 20. Один из выходов сумматора 20 соединён с индикатором 21 амплитуды, а второй - с индикатором 22 фазы, второй вхо(ц которого соединен со вторым выходом генератора 14 поднесущей.The receiving windings are connected to the inputs of each of the devices 15 and 16 with an amplitude by the co-ordination of the X-channel and the Y-channel. the outputs of the isolating devices 15 and 16 are connected to the inputs of the amplifier 17. The Baxojof amplifier 17 is connected to the inputs of the synchronous detectors 18 and 19 of the X channel and the Y channel, the second inputs of which are connected to the second outputs of the generator 11 and 12 of the carrier frequency. The outputs of the synchronous detectors 18 and 19 are connected to the inputs of the adder 20. One of the outputs of the adder 20 is connected to the amplitude indicator 21, and the second to the phase indicator 22, the second input (of which is connected to the second output of the 14th subcarrier generator.

Работает магнитометр следующим образом .Works magnetometer as follows.

Генератор 12 несущей частоты Х-канала генерирует синусоидальное напр жение с частотой Wx, генератор 11 Y-канала - с частотой Wy. Генератор 14 поднесутей частоты генерирует синусоидальное напр жение с частотой ft В фаэорасщепителе 13 это напр жение раздел етс  на два, сщвинутые по фазе на 90, т.е. с одного выхода фазовращател  снимаетс  напр жение вида Un,sinfit, а с другого натф женив вида DISCOS fit. Эти напр жени  поступают на модул торы 9 и 10, на вток лв входы модул торов поступают напр жени  с выходов; генераторов несущей. С выходов модул тсфов снимаютс  модулированные , напр жени . По Х-каналу с модул тора 10 снимаетс  нгшр жениеThe generator 12 of the X-channel carrier frequency generates a sinusoidal voltage with a frequency of Wx, the generator 11 of the Y-channel with a frequency of Wy. The subcarrier frequency generator 14 generates a sinusoidal voltage with a frequency of ft. In the phase splitter 13, this voltage is divided into two, which are out of phase by 90, i.e. The voltage of the form Un, sinfit is removed from one output of the phase shifter, and from the other the voltage of the DISCOS fit. These voltages are applied to modulators 9 and 10, to the inflow of the inputs of the modulators there are voltages from the outputs; carrier generators. Modulated voltages are removed from the TCF module outputs. On X-channel, modulator 10 is removed.

Ux U| sinAt-si ,Ux U | sinAt-si,

по Y-каналу с модул тора 9 снимаетс  напр жениеthe Y-channel from the modulator 9 is removed voltage

Uyi UiQcasnt sinwyt.Uyi UiQcasnt sinwyt.

Эти напр жени  поступают на входы усилителей мощности а оттуда на обмотки 5 и 6 модул тора. Это приводит к тому, что измен квда с  во времени обратна  проницаемость модул тора 4 5 будет -Содержать гармоники, содержащие соста вл к цие с частотами sinnt-sinw t и cosfXt coswyt, В св зи .с нелинейной характеристикой феррита спектр магнитной проницаемости будет содержать п значительно большее число гармоник, однако.они здесь рассматриватьс  не (будут, поскольку синхронными детекторами выдел ютс  только зти две гармоники . Остальные гармоники на работу магнитометра вли ни  не оказывают. 5Благодар  магнитной модул цииThese voltages are fed to the inputs of the power amplifiers and from there to the windings 5 and 6 of the modulator. This leads to the fact that the change in permeability with time the inverse permeability of the modulator 4 5 will contain harmonics containing the composition with frequencies sinnt-sinw t and cosfXt coswyt. Because of the nonlinear characteristic of ferrite, the magnetic permeability spectrum n much more harmonics, however. they are not considered here (they will, since only two harmonics are distinguished by synchronous detectors. The remaining harmonics do not affect the operation of the magnetometer. 5 Thanks to magnetic modulation

внешнего кольца, т.е. модул ции магнитного сопротивлени , модулируетс  и поток измер емого магнитного пол  Н. Дл  упрощени  выкладок будем счи0 тать внешнее магнитное поле посто нным во времени. Дл  ничастотных магнитных полей, т.е. таких, частоты которых Пц« (результаты, полученные дл  посто нного тока,, полностью справед5 ЛИВЫ.outer ring, i.e. modulation of magnetic resistance, modulated and the flow of the measured magnetic field N. To simplify the calculations, we assume that the external magnetic field is constant in time. For low frequency magnetic fields, i.e. such, the frequencies of which are PCs (the results obtained for direct current are completely true5.

Пусть вектор внешнего магнитного пол  Н направлен под углом б к оси X, как это показано на фиг. 1. Тогда напр жение снимаемое с выходным катуQ шек 2 Х-канала, относительно рабочих гармоник, будет иметь видLet the vector of the external magnetic field H be directed at an angle b to the X axis, as shown in FIG. 1. Then the voltage removed from the output of the 2 X-channel NEC, relative to the working harmonics, will be

Lix HKWxCose- S i nnt- s i nW t + -+f HKWy cose-cosAi ..s i nWyt,(1)Lix HKWxCose- S i nnt- s i nW t + - + f HKWy cose-cosAi ..s i nWyt, (1)

аналогично дл  канала Y с выхода приемной обмотки 3 получаемsimilarly for channel Y from the output of the receiving winding 3 we get

U-iv НК В SW nt ыи u)xtt U-iv NK In SW nt yu u) xtt

(S) + нк cJy sin В-соьШ-sin Оу t (S) + nk cJy sin B-HW-sin Oy t

где К - коэффициент пропорциональности .where K is the proportionality coefficient.

Далее эти сигналы поступают в разв зывающее устройства 15 и 16, у которых имеет место зависимость амплитудного коэффициента передачи от частоты в рабочем диапазоне частот вида 1/tJ. Это делаетс  дл  того, чтобы выравнить амплитуды гармоник с частотами и ijy .поскольку На выходе разв зывающего устройства 15 Х-канала, выходной сигнал имеет видThen, these signals are transmitted to decoupler devices 15 and 16, in which the amplitude transfer coefficient is dependent on the frequency in the operating frequency range of the 1 / tJ type. This is done in order to align the amplitudes of the harmonics with the frequencies and ijy. Since at the output of the 15 X channel decoupler, the output signal looks like

U2x n iCOb0bmnt sinu)nt - 5) HK cobe-coSfJt- iM cOyt ,U2x n iCOb0bmnt sinu) nt - 5) HK cobe-coSfJt- iM cOyt,

на выходе разв зывающего устройства Y-каналаat the output of the Y-channel isolation device

nt-bin a))t 4 /,,    nt-bin a)) t 4 / ,,

,  ,

+ НК-,&1м8 cosnt-siM uJyt.+ NC -, & 1m8 cosnt-siM uJyt.

Claims (1)

Усилитель 17 представл ет из себ  двухканальный усилитель с абсолютно идентичными каналами по амплитуднофазовым характеристикам, имеющим рабочую полосу частот с равномерной амплитудно-фазовой характеристикой, превышак цей частотную полосу суммы полезных сигналов, т.е. все полезные гармоники в нем усиливаютс  строго одинаково, без вынесени  дополнитель ных различных фазовых сдвигов дл  ра личных гармоник. Усиленные до необходимых уровней сигналы каналов поступают на входы синхронных детекторов 18 и 19. Дл  детектора X-канала, опорный вход ко торого св зан с генератором 12 несущей X -канал а, опорной частотой  вл етс  частота (д)х, поэтому на его выходе будет выдел тьс  напр жение, определ емое выражением U3x 4K3,cos0.sinnt, 5/1 , на выходе синхронного детектора 19 Y-канала, опорный вход которого св зак с выходом генератора 11 несущей У-канала с частотой tOyr будет соответственно вьадел тьс  напр жение Ujx HKizbtMe COSQt(б) Напр жени  с выходов синхронных детекторов поступают на входы суммирую щего устройства 20, в котором реализуетс  .операци  Uc U3xi-изу (ль+в). (г) Таким образом, напр жение на выхо де суммирующего каскада представл ет из себ  синусоиду с частотой П , амплитуда которой пропорциональна  величине напр женности измер емого по л  и не зависит от ориентации вектора пол  относительно координатных осей. Фаза синусоиды равна азимуталь ному углу вектора магнитного пол  от носительно координатных осей и не за висит от величины напр женности пол . С одного из выходов сумматора сигнал. поступает на измеритель амплитуды, индикатор которого проградуирован в величинах напр женности измер емого пол . Со второго выхода сумматора поступает на вход индикатора 22 фазы, на второй вход которого поступает напр жение опорной фазы с частотой от генератора 14 поднесущей. Выход индикатора фазы проградуирован в значени х азимутального угла 6. Формула изобретени  Магнитометр, содержащий неперемагничивающеес  ферромагнитное кольцо модул тора с обмотками возбуждени , два генератора возбуждени , два усилител  мощности, усилитель, два синхронных детектора, подключенных входами к выходам усилител  и генераторов возбуждени , а выходами - ко входу сумматора, измерители фазы и напр жений , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него введены последовательно соединенные генератор поднесущей и фазорасщепитель, подключенные к его выходу два модул тора, св занные с генераторами возбуждени ,выходы которых подключены к соответствующим обмоткам возбуждени  через усилители мсвцности , а внутри кольца модул тора помещено неперемагничивак цеес  кольцо с двум  взаимно перпендикул рными приемными обмотками, св занными со входами усилител . Источники информации, фин тые во внимание при зкспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 545939, кл. G 01 R 33/00, 1976.The amplifier 17 is a two-channel amplifier with absolutely identical channels in amplitude-phase characteristics, having a working frequency band with a uniform amplitude-phase characteristic, exceeding the frequency band of the sum of useful signals, i.e. all the useful harmonics in it are amplified strictly in the same way, without imposing additional different phase shifts for individual harmonics. The signals of the channels amplified to the required levels are fed to the inputs of synchronous detectors 18 and 19. For the X-channel detector, the reference input of which is connected to the 12-carrier X-channel a generator, the reference frequency is frequency (d) x, therefore at its output the voltage defined by the expression U3x 4K3, cos0.sinnt, 5/1 will be allocated at the output of the 19 Y-channel synchronous detector, the reference input of which is connected to the output of the generator 11 of the Y-channel at frequency tOyr respectively Ujx HKizbtMe COSQt (b) Voltages from the outputs of synchronous detectors arrive at the inputs of the summing device 20, in which the operation Uc U3xi-iu (l + c) is realized. (d) Thus, the voltage at the output of the summing cascade is a sinusoid with frequency,, the amplitude of which is proportional to the intensity measured in π and does not depend on the orientation of the field vector relative to the coordinate axes. The phase of the sinusoid is equal to the azimuthal angle of the vector of the magnetic field relative to the coordinate axes and does not depend on the magnitude of the field strength. From one of the outputs of the adder signal. enters the amplitude meter, the indicator of which is graduated in terms of the strength of the measured field. The second output of the adder is fed to the input of the phase indicator 22, the second input of which receives the voltage of the reference phase with a frequency from the generator 14 of the subcarrier. The output of the phase indicator is graduated in terms of the azimuth angle 6. Claim - to the input of the adder, phase meters and voltages, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, sequentially connected generator is introduced into it; the razors and a phase splitter connected to its output are two modulators connected to the excitation generators, the outputs of which are connected to the corresponding excitation windings through power amplifiers, and inside the modulator ring there is a non-reversible transceiver ring with two mutually perpendicular receiving windings connected to the inputs booster. Sources of information, fintoe in consideration when examining 1. USSR author's certificate № 545939, cl. G 01 R 33/00, 1976. 00 00 Вко31 Вмд200 00 Wko31 Vmd2 7G Зб/лв УZb / lv U Выпад J(Lunge J ( 00 (f44zJ(f44zJ
SU792722947A 1979-02-13 1979-02-13 Magnetometer SU815689A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792722947A SU815689A1 (en) 1979-02-13 1979-02-13 Magnetometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792722947A SU815689A1 (en) 1979-02-13 1979-02-13 Magnetometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU815689A1 true SU815689A1 (en) 1981-03-23

Family

ID=20809526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792722947A SU815689A1 (en) 1979-02-13 1979-02-13 Magnetometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU815689A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4194206A (en) Instantaneous frequency measurement (IFM) receiver with capability to separate cw and pulsed signals
SU815689A1 (en) Magnetometer
RU2134429C1 (en) Phase direction finding method
RU2166735C1 (en) Device for remote determination of coordinates and attitude of object (versions)
RU2130619C1 (en) Magnetometric device determining angular position of body (versions)
RU2119171C1 (en) Gear for remote determination of coordinates and angular position of object (variants)
US3453627A (en) Radio direction measurement system and method
RU2319162C1 (en) Circular direction finder
RU2151405C1 (en) Device determining position of object
SU1734059A1 (en) Radioelectronic equipment noise-immunity meter
SU935839A1 (en) Magnetometer
SU1170388A1 (en) Component magnetometer
RU2204851C1 (en) Device for measuring flux density of mobile-object geomagnetic field
RU1459472C (en) Device for measuring invariants of elliptically polarized magnetic field
RU2413235C1 (en) Digital ferroprobe magnetometre
SU1705785A1 (en) Method of measuring magnetic field strength vector component
SU1008432A1 (en) Ferroprobe azimuth transducer
RU2081425C1 (en) Device measuring parameters of wave front by method of phase instantaneous comparison of signals
SU953608A1 (en) Small size high-sensitivity magnetometer
RU1817243C (en) Antenna position-to-phase converter
SU716102A1 (en) Electric geosurveying station for works by method of induced polarization with harmonic currents
SU779951A1 (en) Magnetic field parameter measuring method
SU928239A1 (en) Differential commutation indicator with periodic comparison
SU1363104A1 (en) Device for measuring invariants of eliptically polarized magnetic field
SU1122906A1 (en) Device for measuring weak residual magnetization of specimens