Структурные схемы магнитометров с использованием феррозондов

Магнитометры постоянных полей(«схема второй гармоники»)

Рис. 5.8

В схеме реализован известный прием модуляции, усиления и демодуляции слабых постоянных или медленно изменяющихся (инфранизкочастотных) сигналов. Роль модулятора выполняет феррозонд, вырабатывающий модулированный сигнал на несущей частоте 2f. Этот сигнал и подлежит усилению. С целью улучшения отношения сигнала 2f от нечетных гармоник помехи (напряжение небаланса) используют избирательное усиление. Роль демодулятора выполняет синхронный детектор СД (его работа синхронизована с работой модулятора ФЗ). Детектор и модулятор питаются от одного генератора возбуждения ГВ.

Дальнейшее усиление демодулированного сигнала осуществляется с помощью усилителей постоянного тока УПТ. При этом сигнал доводится до такого уровня, при котором осуществляется надежная регистрация выходного напряжения или тока с помощью регистрирующего устройства РУ.

С целью стабилизации полного коэффициента усиления канал магнитометра охватывается отрицательной обратной связью ОС «по полю», которую реализуют за счет подачи части выходного тока канала через резистор обратной связи R_OC в компенсационную обмотку феррозонда ФЗ.

УЧ – умножитель частоты.

С_к – постоянная катушки компенсации.

Синхронный детектор СД в отличие от обычных детекторов является не только демодулятором, но и устройством фазовой и частотной селекции сигнала.

Можно отфильтровать не только нечетную гармонику, но и четную, если они квадратичные (сдвинуты на 90⁰ от опорного напряжения). Для этого ставят фазовращатель.

Магнитометры переменных полей

Рис. 5.9

Отличие состоит в том, что теперь часть канала охвачена частотно-зависимой отрицательной обратной связью «по полу», а взамен УПТ включен избирательный усилитель низкой частоты УНЧ и линейный детектор ЛД.

Градиентометр (дифференциальный магнитометр)

Рис. 5.10

Используя два феррозонда, можно создать прибор для измерения разности индукций магнитного поля в двух точках пространства.

или

Если расстояние между магнитными центрами феррозондов (база) сравнительно велико, то прибор называют дифференциальным магнитометром, если же база мала – магнитным градиентометром.

Для градиентометра

или

где l – длина,

i и j – индексы направлений вдоль соответствующих осей координат.

Если величина Н велика, то измеряют просто разницу в 2-х точках пространства.