Магнітометр

Реферат: Винахід належить до області вимірювання електромагнітного поля і може використовуватись для вимірювання напряму і величини магнітного поля і реєстрації електромагнітних сигналів в області низьких і середніх частот. Магнітометр з датчиком магнітного поля в формі кубика з трьома одностержневими перпендикулярно орієнтованими ферозондовими датчиками, стержні яких виготовлені з аморфної фольги сплаву ММ-5Со. Обробка і видача даних про величину і напрям магнітного поля здійснюється за допомогою персонального комп'ютера. Технічним результатом винаходу є розширення функціональних можливостей магнітометра через розширення частотного діапазону, підвищення точності вимірювання напрямку магнітного поля і зменшення габаритів датчика магнітного поля, що зменшує і габарити магнітометра в цілому. UA 106276 C2 (12) UA 106276 C2 UA 106276 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області вимірювання електромагнітного поля і може використовуватись для вимірювання напряму і величини магнітного поля і реєстрації електромагнітних сигналів в області низьких і середніх частот. В залежності від принципу роботи датчиків магнітного поля можна виділити такі класи магнітометрів: магнітометри з датчиками на ефекті Холла [патенти US 7851780, US 8034675 і US 8143646], магнітометри з магніторезистивними [патенти US 5,206,590; RU № 2392697 і RU № 2404127] і магнітооптичними датчиками [патент US 4,554,459; RU 2161316], магнітометри з квантовими або протонними [патенти RU 2361247; US 6,912,148] датчиками, магнітометри з спінвентильними [патент US 5,561,368; US 7112962] і сквідовськими [патент RU 2384856] датчиками. Основним недоліком магнітометрів з датчиками на ефекті Холла, магнітооптичними, спінвентильними і магніторезистивними датчиками є невисока чутливість і слабка залежність величини сигналу від напряму магнітного поля. Магнітометри зі сквідовськими датчиками є високочутливими до величини магнітного поля і малочутливими до його напряму. Вони не тільки є надзвичайно технічно складними і дорогими, а також потребують громіздкої низькотемпературної системи охолодження. Магнітометри з квантовими або протонними датчиками при високій чутливості практично не дозволяють визначати напрям магнітного поля і частоту вимірюваного змінного магнітного поля. Все знижує функціональну можливість таких магнітометрів, підвищує їх габарити, знижує надійність їх роботи. Найбільш широко використовуваним є магнітометри з ферорезонансними або як ще їх називають ферозондовими чи магнітоіндукційними датчиками [патенти RU 2244318; US 6,560,128], які при своїй простоті мають досить високу чутливість до величини магнітного поля, дозволяють вимірювати напрямок магнітного поля і його градієнт. Такі магнітометри, який ми вибрали як прототип для нашого винаходу складаються [див книгу Ю.В. Афанасьев "Феррозонды". Л., Энергия, 1969, 168 с.] з відомого магнітометра, який складається з блока реєстрації та обробки сигналів, блока генератора збудження, блока підсилення і фільтрації низькочастотних сигналів, блока живлення і магніточутливого блока з трьома одностержневими перпендикулярно орієнтованими ферозондовими датчиками з обмотками збудження і реєстрації, які відповідно електрично зв'язані з блоком генератора збудження і блоком підсилення і фільтрації низькочастотних сигналів. Недоліком такого типу магнітометрів є досить складна система смугової фільтрації низькочастотних сигналів, що ускладнює роботу магнітометра і звужує спектральну смугу вимірюваних магнітних полів. Крім того, для отримання високої чутливості в магнітометрах з ферозондовими датчиками використовують об'ємні феростержні, що погіршує їх чутливість до напрямку магнітного поля, звужує спектральну область реєстрації сигналів за рахунок зниження резонансної частоти збудження ферозонда, підвищує рівень власних шумів датчика при перемагнічуванні і збільшує його габарити. Технічною задачею, на розв'язання якої направлений даний винахід, є розширення функціональних можливостей магнітометра через розширення частотного діапазону, підвищення точності вимірювання напрямку магнітного поля і зменшення габаритів датчика магнітного поля, що зменшує і габарити магнітометра в цілому. Вирішення поставленої задачі в даному винаході досягається за рахунок того, що у відомому магнітометрі, який складається з блока реєстрації та обробки сигналів, блока генератора збудження, блока підсилення та фільтрації сигналів, блока живлення і магніточутливого блока з трьома одностержневими перпендикулярно орієнтованими ферозондовими датчиками з обмоткою збудження і обмоткою реєстрації, які відповідно електрично зв'язані з блоком генератора збудження і блоком підсилення та фільтрації сигналів, стержні ферозондових датчиків виконані в голкоподібному вигляді з аморфної фольги сплаву ММ-5Со товщиною 20-40 мкм, шириною до 1 мм і довжиною до 3 см, і на обмотку збудження, окрім стабілізованої високочастотної змінної напруги з блока живлення подається постійна стабілізована електрична напруга зміщення, і блок фільтрації сигналів не пропускає електричні сигнали з частотою ω>5/2ω0, де ω0 частота напруги збудження, а спектральний аналіз вимірюваного магнітного поля в смузі частот від 0 до частоти ω5/2ω0, де ω0 частота напруги збудження, а блок реєстрації та обробки сигналів виконаний у вигляді персонального комп’ютера з аналого-цифровим перетворювачем, з можливістю здійснення спектрального аналізу вимірюваного магнітного поля в смузі частот від 0 до частоти ω