Устройство мм-60.

По принципу действия магнитометр относится к приборам, в основу которых положено явление радиооптического резонанса.

Измерение магнитной индукции осуществляется посредством квантового магнитоизмерительного преобразователя, работающего на парах цезия-133, и сводится к измерению частоты резонансного перехода (Zp) атомов между двумя дискретными энергетическими подуровнями.

Схематично самогенерирующий представлен на рис. 16.

1-генератор ВЧ; 2-контур возбуждения; 3-спектральная лампа; 4-поляроид; 5-четвертьволновая пластина; 6-камера поглощения; 7-катушка обратной связи; 8-фотодетектор; 9-усилитель прецессии; 10-фазовращатель.

Рисунок 16 - Схема самогенерирующего магнитоизмерительного

преобразователя.

С помощью генератора высокой частоты (1) осуществляется оптическая накачка атомов рабочего вещества, находящихся в камере поглощения (6) циркулярно­поляризованным резонансным светом, который излучается спектральной лампой (3). Накладывая на поляризованные атомы рабочего вещества электромагнитное поле, частота которого соответствует частоте энергии перехода между зеемановскими подуровнями, можно вызвать обратные переходы, приводящие к выравниванию населенности атомов на энергетических подуровнях. При этом проходящий свет окажется промодулированным частотой резонансного перехода. Если теперь на пути светового потока, проходящего через камеру поглощения, установить фотодетектор (8) и подключить его к входу усилителя (9), а выход усилителя замкнуть на разночастотную катушку (7), то, при соблюдении в цепи обратной связи условий резонанса по фазе и амплитуде, получится авто колебательная система, генерирующая на резонансной частоте (Zp). Известно, что амплитуда сигнала (А) однокамерного самогенерирующего преобразователя зависит от угла (а) между его оптической осью и направлением внешнего магнитного поля.

С целью расширения угловой рабочей зоны мгнитоизмерительного преобразователя в магнитометре MM-БО применена трехкамерная система.

МИП магнитометра состоит из генератора высокой частоты, предназначенного, для поджига спектральной лампы, оптической системы, усилителя прецессии, стабилизатора света и терморегулятора. Оптическая система размещена в термостате.

Блок измерительно-регистрирующий состоит из устройства счетного, построенного по схеме дискретного частотомера, интервал счета (Т) которого рассчитан на непосредственное преобразование измеряемой частоты в единицы магнитной индукции.

Набор дополнительной информации: даты, времени; установка номера пикета ­осуществляется вручную с помощью программного переключателя, установленного на передней панели БИР.

Устройство и работа основных функциональных частей магнитометра.

Магнитоизмерительный преобразователь (МИП).

Устройство МИП состоит из следующих функциональных частей:

• оптической системы;

• генератора высокой частоты;

• усилителя прецессии;

• стабилизатора света и термоавтоматики.

Усилитель предназначен для усиления переменной составляющей электрического сигнала, получаемого с фотоприемника, до уровня, обеспечивающего устойчивый автоколебательный режим работы магнитоизмерительного преобразователя.

Генератор высокой частоты предназначен для возбуждения спектральной лампы и поддержания ее горения в рабочем режиме.

Блок измерительно-регистрирующий (БИР).

БИР предназначен для измерения частоты, поступающей с МИП, преобразования и регистрации о магнитном поле на НМЛ и отображения на цифровом табло. БИР состоит из формирователя временных интервалов, устройства счетного, оперативно запоминающего устройства, устройства управления и устройства индикации.

Устройство счетное предназначено для преобразования и передачи в устройство памяти геофизических данных, а также для регистрации текущего времени, характеризующего момент каждого измерения.

Устройство индикации предназначено для визуального отображения цифровой информации с целью оперативного контроля работы счетных узлов магнитометра.

Устройство управления предназначено для заранее заданной последовательности операций, необходимых при выполнении следующих функций: установка нуля, перенос результата измерения в память, воспроизведение результатов измерения из памяти при возврате, разгрузка информации из ОЗУ на магнитную ленту.

На передней панели БИР размещены следующие органы управления магнитометром:

1. Тумблер подключения питания к входу стабилизатора напряжения на плате устройства управления «+12В - откл.»;

2. Тумблер реверса счета номера пункта наблюдения «+ПК -ПК». При установке тумблера в положение «+ПК» подается разрешающий потенциал (лог. l). При установке тумблера в положение «-ПК» на счетчики пикетов подается (лог.0).

3. ВОЗВРАТ - при нажатии на выходе триггера устройства управления, возникает положительный импульс, возвращающий счетчики на предыдущий кадр и воспроизведение его информации на табло; .

4. ПУСК при нажатии подключает «лог. 0» на вход инвертора, вырабатывающий сбросовый импульс, для стробирующего устройства ФВИ и декадного счетчика.

В положении «+12В» индикатор подключен к цепи подачи питающего напряжения аккумулятора и контролирует его величину.

В положении SА5, УВ, УПК, УП на соответствующие счетные декады подается разрешение на перенос в счетчики кода, установленного на переключателе SA5.

В положении КЧ (контрольное число) через индикатор на вход электронного ключа подается «лог. 0», обеспечивающий прохождение через учетвертитель частоты эталонного сигнала 100кГц. При правильной работе частотомера измерение, выполненное при данном положении переключателя, обеспечит получение контрольного числа на цифровом табло.

Блок содержит обычные для такой системы схемы функциональные элементы: кварцевый генератор (ГК), генерация которого производится на частоте 1МГц; формирователь временных интервалов (ФВИ), вырабатывающий не только временной импульс счета (τ), но и все тактовые импульсы, используемые в системе управления и автоматики, секундный импульс для электронных часов прибора; ключевую схему (К) и пять последовательно соединенных декад, образующих счетчик поля. Информационные выходы счетных декад пикета, поля и времени подключены к параллельному входу сдвиговых регистров, объединенных в последовательную цепь, где формируются цифровой массив одного кадра измерения. Выход этих регистров через оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) подключен к формирователю импульсов записи (ФИЗ), сигналы которого (информационные и тактовые) подаются на головку записи кассетного накопителя цифровой информации при считывании информации из ОЗУ. Параллельно с ФИЗ выход счетного регистра подключен к регистрам индикаторов.

Узел цифровой индикации унифицирован и содержит, помимо входного регистра, дешифратор и шестиразрядный жидкокристаллический индикатор.

Питание магнитометра осуществляется напряжением +13В от аккумуляторной батареи.