Кудрявцев В. Б., Лысенко А. П., Тищенко Н. М.
Прецизионные преобразователи электрических сигналов и угловых перемещений на принципах квантовой магнитометрии

БИБЛИОТЕКА ПО АВТОМАТИКЕ
Выпуск 425

«ЭНЕРГИЯ»
МОСКВА
1971

Редакционная коллегия: И. В. Антик, Г. Т. Артамонов, А. И. Бертинов, А. А. Воронов, Л. М. Закс, В. С. Малов, В. Э. Низе, О. В. Слежановский, Б. С. Сотсков, Ф. Е. Темников, М. Г. Чиликин, А. С. Шаталов

Кудрявцев В. Б. и др. Прецизионные преобразователи электрических сигналов и угловых перемещений на принципах квантовой магнитометрии. Москва, «Энергия», 1971. Библиотека по автоматике. Вып. 425).

Книга посвящена систематизированному рассмотрению нового класса преобразователей электрических сигналов и угловых перемещений, действие которых основано на использовании свойств атомов и ядер, проявляющихся при наличии внешнего магнитного поля.

Книга может быть полезна широкому кругу специалистов, работающих в области автоматизации различных процессов и частотных преобразователей.

Издательство Энергия.

Содержание книги
Прецизионные преобразователи электрических сигналов и угловых перемещений на принципах квантовой магнитометрии

Введение

Глава первая. Квантовая магнитометрия и принцип действия магнитометрических преобразователей электрических сигналов и угловых перемещений
1-1. Понятие о магнитометрических преобразователях и требования к ним
1-2. Основные понятия ядерного магнитного резонанса и их интерпретация в технике преобразования
1-3. Принцип действия протонно-прецессионных преобразователей типа аналог—код и угол—код
1-4. Принцип действия квантовых преобразователей типа аналог — код и угол — код с использованием явления оптической ориентации атомов

Глава вторая. Функциональные схемы квантовых и протонно-прецессионных преобразователей
2-1. Дифференциальные квантовые преобразователи угловых перемещений
2-2. Преобразователи малых угловых перемещений с частотным редуктором
2-3. Компенсированные квантовые преобразователи и усилители малых токов дифференциального типа
2-4. Многоканальные квантовые преобразователи в системе централизованного контроля

Глава третья. Элементы криогенной техники в магнитометрических преобразователях
3-1. Повышение эффективности протонно-прецессионных преобразователей путем глубокого охлаждения рабочего вещества датчиков
3-2. Протонно-прецессионные преобразователи на сжиженных газах
3-3. Криогенные протонно-прецессионные преобразователи

Глава четвертая. Элементы и устройства квантовых и протонно-прецессионных преобразователей
4-1. Усилители сигналов прецессии
4-2. Устройства для стабилизации режима работы квантовых преобразователей
4-3. Автоматический контроль частоты протокно-прецессионных и квантовых преобразователей
4-4. Магнитные системы магнитометрических преобразователей и элементы их проектирования

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Квантовая магнитометрия — это новая область измерительной техники. В процессе ее развития были созданы предпосылки для разработки относительно простых измерительно-преобразующих приборов широкого промышленного назначения, точность работы которых сопоставима с точностью уникальных установок, используемых в метрологии для сравнения электрических величин с эталонами. В основе этого нового класса измерительно-преобразующих устройств лежат принципы измерения частоты процессов, зависящих от напряженности магнитного поля и от универсальных квантовых постоянных, определяющих магнитные свойства элементарных частиц некоторых веществ. Эти постоянные практически не зависят от условий, в которых находятся вещества, и высокая точность измерений обеспечивается в широком диапазоне внешних температур и давлений, для которых при данной схеме и конструкции соответствующих приборов могут наблюдаться эти процессы.

На принципах квантовой магнитометрии в последние годы уже созданы весьма стабильные и чувствительные приборы для измерения магнитных полей — магнитометры, которые нашли широкое применение в различных областях науки и техники (космические и геофизические исследования, геологоразведка, аэромагнитная съемка и т. д.).

Если использовать напряженность магнитного поля как промежуточный параметр, то на принципах квантовой магнитометрии можно создать прецизионные измерительные преобразователи разнообразных электрических сигналов (например, тока, напряжения) или механических параметров (например, угловых перемещений) в частоту следования импульсов или код. Описанные в настоящей брошюре измерительные преобразователи, основанные на принципах квантовой магнитометрии, могут быть успешно применены в измерительной технике, в разнообразных системах стабилизации и особенно в автоматизированных системах контроля и управления. Разработка устройств этого типа стала возможной благодаря широкому комплексу исследований, выполненных в области ядерного магнитного резонанса в СССР и за рубежом после открытия в 1945 г. академиком Е. К. Завойским парамагнитного резонанса.

Основное ограничение, отмечаемое в распространенных на практике измерительных преобразователях, связано главным образом с существенным влиянием на их точность нестабильности используемых эталонов э. д. с. и низкой разрешающей способности сравнивающих устройств аналогового типа, необходимых для формирования кода преобразуемого сигнала. Характерная особенность рассматриваемых в книге устройств — повышенная точность. Именно последнее и определяет перспективность этого направления в бурно развивающейся технике автоматического контроля и измерительной технике.

Исследованием различных теоретических аспектов и приложений квантовой магнитометрии занимается большое число специалистов. Важный вклад в этой области внесен исследованиями, выполненными в Институте земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн АН СССР, в Уральском политехническом институте, в Ленинградском государственном университете им. А. А. Жданова, во Всесоюзном научно-исследовательском институте метрологии им. Д. И. Менделеева и ряде других организаций.

Авторы выражают искреннюю признательность канд. физ.-мат. наук А. М. Хазену за ряд ценных замечаний, полученных в процессе редактирования рукописи, и благодарят за полезные советы, помощь при проведении экспериментальных исследований и материалы, использованные в ряде параграфов рукописи, канд. техн. наук А. Н. Козлова, А. Я. Ротшейна, Н. Г. Щербакова, О. П. Дьякова, Б. И. Румянцева, О. П. Хвостова, а также В. П. Каткова, Ф. И. Кудрявцева, В. А. Прищепо, Г. И. Павлову и И. В. Новикова.

Скачать книгу "Прецизионные преобразователи электрических сигналов и угловых перемещений на принципах квантовой магнитометрии". Москва, издательство "Энергия", 1971