DE1122157B - Gyromagnetische Magnetometerschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung für ein gyromagnetisches Magnetometer zum Messen magnetischer Feldstärken.

Es ist zum Messen magnetischer Feldstärken bekannt, eine Materiemenge in dem zu messenden Magnetfeld anzuordnen und durch ein im Vergleich zu dem zu messenden Magnetfeld starkes Magnetfeld vorübergehend zu polarisieren und alsdann die freien Präzessionen der Atomkerne der Materiemenge in dem zu messenden Magnetfeld nach Abschalten des Polarisationsfeldes ein von der Stärke des Meßfeldes abhängiges gyromagnetisches Signal erzeugen zu lassen, dessen Frequenz mit Hilfe eines angenähert auf die Präzessionsfrequenz abgestimmten Empfängers wahrnehmbar gemacht wird.

Eine derartige magnetometrische Feldstärkenbestimmung läuft in bezug auf ihre Meßgenauigkeit auf die Meßgenauigkeit der Frequenzmessung der gyromagnetischen Präzessionssignale hinaus.

Für die Zwecke der Durchführung genauer Frequenzmessungen ist es bekannt, elektronische Zählwerke zum Zählen der Schwingungen des in bezug auf seine Frequenz zu messenden Wechselstromes zu verwenden, indem eine vorgegebene Anzahl der Schwingungen des Stromes in einem ersten Zählwerk gezählt wird und in Abhängigkeit der durch die Anzahl dieser gezählten Schwingungen bestimmten Zähldauer des ersten Zählwerkes ein zweites Zählwerk eingeschaltet wird, das die während der genannten Zähldauer auftretenden Schwingungen eines Normalfrequenzgenerators zählt, wobei der Endzählwert der Schwingungen der Normalfrequenzzählung in dem zweiten Zählwerk als gesuchter Frequenzwert angezeigt wird.

Die Erfindung sieht die Anwendung des vorgenannten, ein erstes, die Schwingungen unbekannter Frequenz zählendes Zählwerk und ein zweites, durch einen Normalfrequenzgenerator gesteuertes und abhängig von dem erstgenannten Zählwerk arbeitendes Zählwerk aufweisenden Frequenzbestimmungsverfahrens für die Zwecke der gyromagnetischen Magnetfeldbestimmung vor und kennzeichnet sich dadurch, daß die durch die entsprechend dem angezeigten Zählwert gegebenen Schaltzustände der binären Zählstufen des zweiten, durch den Normalfrequenzgenerator gesteuerten Zählwerkes vorliegenden elektrischen Ausgangsgrößen dieser Zählstufen zugleich als Steuergrößen zum selbsttätigen Zu- und Abschalten zusätzlicher Abstimmittel des Empfängers für das Präzessionsfrequenzsignal ausgenutzt sind im Sinne der Erzielung einer an sich bekannten selbst-Gyromagnetische Magnetometerschaltung

Anmelder:

Varian Associates,
Palo Alto, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt,
München-Solln, Franz-Hals-Str. 21

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. Januar 1958 (Nr. 708 181)

Theodore Lytton Allen jun., Los Altos, Calif.

fV.St.A.),
ist als Erfinder genannt worden

tätigen Scharfabstimmung auf die Frequenz des zu empfangenden Signals.

Die vorstehend erörterten Merkmale und weitere Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Magnetometers,

Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine bevorzugte Stromkreisanordnung verwendet wird, die sowohl von Hand als auch automatisch zur Abstimmung des Empfängerteiles des Magnetometers betätigbar ist.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines auf dem Prinzip der freien Kernpräzessionen beruhenden Magnetometers dargestellt, das einen Meßkopf besitzt, der in das zu messende magnetische Feld gebracht wird. Letzteres kann beispielsweise das erdmagnetische Feld sein. Der Meßkopf umfaßt eine Materiemenge, beispielsweise Wasser, die in einem Behälter 11 eingeschlossen ist, sowie eine Drahtspule 12, die um den Behälter gewickelt ist. Beispielsweise kann die Spule so gebaut sein, daß sie einen Strom von ungefähr 6 Ampere zu führen vermag und ein polarisierendes Magnetfeld von ungefähr 100 Gauß in der zu untersuchenden Materiemenge erzeugen kann für die Zwecke der Ausrichtung der in der Materiemenge vorhandenen Protonen. Ein Schaltspannungsgeber 13, der vorzugsweise aus einer elektrischen Schaltanordnung oder auch aus einer mechanisch durch Nocken

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gesteuerten Vorrichtung bestehen kann, betätigt im- Bandes, entsprechend den Schwankungen der erdpulsweise ein Relais 14, das in seiner Arbeitsstellung magnetischen Feldstärke. Aus diesem Grunde wird die Spule 12 des Meßkopfes an eine Gleichstrom- ein von Hand bedienbarer Grobabstimmer 23 in dem quelle 15 anschaltet; in der Ruhestellung bewirkt das ■ Eingangskreis des Vorverstärkers 16 vorgesehen; Relais eine Ankopplung der Spule 12 an ein Zähl- 5 dieses Grobabstimmittel gestattet eine von Hand vorsystem, das freie Präzessionen zählt. Der Schalt- zunehmende Grobabstimmung der Kreise, so daß die spannungsgeber 13 arbeitet etwa so, daß die Spule 12 Bandbreite der Vorverstärkerkreise auf ein bestimmtes an die Stromquelle 15 für ungefähr 3 Sekunden an- Maß beschränkt werden. Ein Feinabstimmteil 24 dient geschaltet wird und daß dann' der Zählkreis für un- dem Zweck, geeignete Feinabstimm-Filterkreise in gefähr 2 Sekunden mit der Spule verbunden wird. io den Vorverstärker einzuschalten, zu dem Zweck, den Wenn die Spule 12 mit der Stromquelle 15 verbunden genannten Verstärker innerhalb des ausgewählten ist, wird ein polarisierendes Magnetfeld erzeugt, das Grobabstimmbereiches fein abzustimmen. Diese Feindie magnetischen Momente der Protonen in der abstimmstufe wird automatisch von dem Bezugszähler Menge Materie unter einem wesentlichen Winkel, 21 gesteuert, so daß der Vorverstärker nach Maßgabe vorzugsweise senkrecht, zu der Richtung des erd- 15 der letzten Frequenzzählung abgestimmt wird, die in magnetischen Feldes ausrichtet. Wenn die Spule 12 dem Bezugszählsystem vorgenommen wurde. Auf von der Stromquelle 15 abgeschaltet ist, so klingt das diese Weise wird der Vorverstärker automatisch abpolarisierende Feld schnell ab, und die ausgerichteten gestimmt, wenn sich die magnetische Feldstärke magnetischen Momente beginnen Präzessionen in dem ändert.

erdmagnetischen Feld auszuführen. Die Präzessions- 20 Eine Ausführungsform der Schaltung nach der Erbewegung der magnetischen Momente induzieren findung ist beispielsweise in Fig. 2 dargestellt. In einen Wechselstrom in der Spule 12 des Meßkopfes, Fig. 2 sind gewisse Schaltstufen, die dem Fachmann und dieses Wechselstromsignal wird dem Empfänger geläufig sind, in Blockform wiedergegeben; beispielszugeleitet, der aus einem Vorverstärker 16, einem weise ist der begrenzende Verstärker in einer solchen von denselben angeschlossenen, die Impulsform 25 Form wiedergegeben, während die Teile der Anformenden und begrenzenden Verstärker 17 sowie Ordnung, in dem sich der Erfindungsgedanke zeigt, in einem die Präzessionen zählenden Zählerwerk 18 Einzelheiten dargestellt sind.

(erstes Zählwerk) besteht. Das Zählwerk 18 besteht Die Hauptimpulse, welche die zur Erörterung ge-

im allgemeinen aus einem Binärzähler, der eine be- langende Magnetometeranordnung steuern, stammen stimmte Anzahl Zykel der freien Präzessionsbewegung 30 von dem Schaltspannungsgeber 13. Dieser besteht aus zählt. Üblicherweise läßt das Zählwerk 18 eine An- einem Kathodenverstärker 25 und einem frei zahl Präzessionszyklen am Beginn jedes Signals un- schwingenden Multivibrator 26. Der Multivibrator 26 beachtet, bevor der eigentliche Zählvorgang beginnt, hat zwei Doppeltrioden, die eine Serie von Rechteckso daß Zählfehler, die auf Einschwingvorgänge zu- impulsen an ein dem Ausgangswiderstand 27 im rückgehen könnten, vermieden werden, bevor der 35 Anodenkreis der zweiten Stufe erzeugen; diese eigentliche Zählvorgang beginnt. Beim Beginn der Schwingungen von rechteckiger Wellenform steuern richtigen Zählung des ersten Zyklus im Zählwerk 18 ein Hauptrelais 28 mit den gewünschten Impulsen, betätigt der Schaltspannungsgeber 13 einen Strom- Wenn das Relais 28 nicht erregt ist, so wird ein kreis eines Normalfrequenzgenerators 19, der ein Be- Stromkreis über eine Kontaktstrecke 29 geschlossen, zugszählwerk 21 (zweites Zählwerk) steuert. Dieser 40 und es wird das Schaltrelais 14 erregt, das die Ma-Generator kann beispielsweise mit einen 100-kHz- gnetometerspule 12 an die Stromquelle 15 anschaltet. Kristall arbeiten, und das Bezugszählwerk ist ein Während dieser Arbeitsphase ist die zweite Stufe des zweiter Binärzähler, der die Zyklen des Normal- Multivibrators 26 gesperrt, während die erste Stufe frequenzgenerators zählt. In dem die Präzessions- einen hohen Strom führt. Der Multivibrator arbeitet signale zählenden Zählwerk 18 wird eine bestimmte 45 dergestalt, daß, wenn die erste Stufe starken Anoden-Anzahl von Zyklen gezählt, beispielsweise werden strom führt, und zwar in Anbetracht eines Impulses, 2000 Zyklen gezählt, und bei dem letzten Zyklus der von dem Kathodenverstärkerkreis 25 stammt, ein dieses Zählvorganges schaltet der Schaltspannungs- Kondensator 32, der die Anode der ersten Stufe mit geber 13 den Stromkreis des Normalfrequenzgene- dem Gitter der zweiten Stufe koppelt, schnell bis zu rators 19 von dem Zählwerk 21 ab. Wenn die Fre- 50 einem Spannungswert aufgeladen wird, der unterhalb quenz der freien Präzessionssignale entsprechend dem des negativen Sperrwertes liegt. Der Kondensator 32 magnetischen Feld zu- oder abnimmt, so nimmt die entlädt sich langsam durch die Widerstände 32', und Schaltdauer des Schaltspannungsgebers zu oder ab. das Potential an der Gitterelektrode der zweiten Stufe Die Anzahl Zyklen des Normalfrequenzgenerators 19, nimmt bis zum Sperrwert zu, bei dem Anodenstrom die in dem Zähler 21 während einer Schaltperiode 55 zu fließen beginnt, und der Anodenstrom in der ersten gezählt werden, ist ein präzises Maß für die öffnungs- Stufe nimmt dann ab in Anbetracht der vergrößerten zeit der Schaltspannungsgeber und ein sehr genaues Vorspannung, die sich an den gemeinsamen Kathoden-Maß für die Frequenz des freien Präzessionssignals widerstand ergibt; diese Vorgänge entsprechen der und damit für die Stärke des erdmagnetischen Feldes. üblichen Multivibratortechnik. Der Anodenstrom in Am Ende der Schaltperiode wird eine Spannung, die 60 der zweiten Stufe nimmt dann zu, und der Anodenproportional der Anzahl der kristallgesteuerten Im- strom in der ersten Stufe geht bis auf Null sehr schnell pulse ist, die durch das Zählwerk 21 gezählt wurden, zurück, so daß fast momentan der starke Anodeneinem Schreibgerät 22 zwecks Aufzeichnung zu- strom auf die zweite Stufe übergeht. Der starke Angeführt, odenstrom in der zweiten Stufe erregt das Haupt-Wie bereits eingangs erwähnt wurde, schwankt bei 65 relais 28, das seine Kontaktstrecke 29 öffnet und die einem die Stärke des erdmagnetischen Feldes messen- Erregung des polarisierenden Relais 14 abschaltet; den Magnetometer die Frequenz der freien Prä- dadurch wird die Magnetometerspule 12 von der Zessionssignale innerhalb eines beträchtlich weiten polarisierenden Stromquelle 15 abgeschaltet und an

die Vorverstärkerstufe 16 angeschaltet. Es wird ferner die Zuführungsleitung 33 geerdet, so daß die Binärzähleranordnung 18 in den Zustand versetzt wird, die Zyklen des freien Präzessionssignals zu zählen.

Das Ausgangssignal der Magnetometerspule 12 wird an den Vorverstärkerkreis 16 angeschaltet, und zwar über einen Transformator 34, dessen beide Primärspulen parallel geschaltet sind. An die eine Primärwicklung ist ein Grobabstimmkreis angeschaltet, der aus einem Kondensatornetzwerk besteht, das von Hand so geschaltet werden kann, daß ein gewünschtes, im wesentlichen der Frequenz der freien Präzessionssignale entsprechendes Frequenz-Durchlaßband entsteht. Kondensatoren 35 und 36 sind ständig parallel zu den Primärwicklungen geschaltet, wobei die Mitte der beiden Kondensatoren geerdet ist. Parallel zu den Primärwicklungen des Transformators 34 ist ein aus Kondensatoren bestehendes Netzwerk angeschaltet, zu dem ein Kondensator 37 und Kondensatoren 38 gehören. Dadurch, daß die Werte der Kondensatoren 37 und 38 geeignet gewählt werden, kann man für den Eingangskreis des Vorverstärkers jedes gewünschte Frequenzband sicherstellen.

Beispielsweise können die Kondensatoren 37 und 38 so gewählt werden, daß sich eine gesamte Frequenzbandbreite von 2500 bis 3125 Hz ergibt; es werden dann andere Kondensatoren 38 angeschaltet, um kleinere Bereiche innerhalb des Frequenzbandes auszuwählen. Um das Frequenzband von 1000 bis 3125 Hz zu überdecken, verwendet man eine Anordnung von ungefähr sechzehn Grobabstimmnetzwerken als Grobabstimmung im Eingangsteil des Vorverstärkers, wobei diese Grobabstimmkreise sich zu

50 %> mit ihren Bereichen überdecken.

Die Sekundärwicklung des Transformators 34 ist an das Steuergitter der ersten Stufe 39 eines zweistufigen linearen Verstärkers angeschaltet. Die Anode der ersten Stufe 39 ist über einen Kondensator 41 mit der Steuerelektrode der zweiten Stufe 42 gekoppelt. Der lineare Verstärker umfaßt die Anodenwiderstände 43 und 44, die Kathodenwiderstände 45 und 46, die Kathoden-Überbrückungskondensatoren 47 und den Gitterableitwiderstand 48. Die Kondensatoren 49 und

51 dienen dem Zwecke, unerwünschte Hochfrequenzsignale von den Anodenkreisen nach der Erde hin abzuleiten. Ein entkoppelndes Netzwerk besteht aus Widerständen 52 und Kondensatoren 53 und bewirkt eine Entkopplung des linearen Verstärkers von der positiven Anodenspannungsquelle, so daß verhindert wird, daß Wechselstrom in das Spannungsversorgungsgerät zurückfließt. Das Ausgangssignal des Ausgangskreises der zweiten Stufe 42 ist das verstärkte Präzessionssignal, und es wird über einen Koppelkondensator 54 einem Diodenbegrenzer 55 zugeführt, der aus zwei Gleichrichtern besteht; es werden auf diese Weise die Amplitudenspitzen des verstärkten Wechselstromsignals abgeschnitten. Das Wechselstromsignal wird dann über einen Spannungsteiler 56 und eine Kapazität 57 dem Verstärker 17 zugeführt, der eine im wesentlichen rechteckige Kurvenform bewirkt, wobei sich stark ansteigende Vorderflanken und Rückflanken des Präzessionsfrequenzsignals ergeben.

Das Ausgangssignal der Stufe 17, das im wesentlichen rechteckige Wellenform besitzt, wird dem Binärzähler 18 zugeführt. Der Binärzähler besteht aus einer Mehrzahl Eccles-Jordan-Flip-Flop-Kreise, die in Kaskade geschaltet sind. Der erste Flip-Flop-Kreis der Kette dient als Formungskreis zum Herstellen von Signalen rechteckiger Wellenform. Die folgenden Flip-Flops sind zu Binärzählstufen zusammengeschaltet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden 512 Zyklen des freien Präzessionssignals gezählt, und es besteht die Zählkette dann aus zehn in Serie geschalteten Zählerstufen, wenn man die Formungsstufe nicht mitrechnet. Die Binärkreise der Zählkette des Schaltspannungsgebers sind in ihrem Aufbau ähnlich

ίο den Binärkreisen in dem zweiten Zählwerk, das noch näher beschrieben wird. Der Binärzähler 18 berücksichtigt nicht die ersten Zyklen des freien Präzessionssignals, damit eventuelle Einschwingvorgänge am Anfang der tatsächlichen Zählphase unterdrückt werden. Wenn der Binärzähler 18 mit der eigentlichen Zählung beginnt, wird ein negatives Potential über die Leitung 58 zu dem Gitter des Kathodenverstärkers 25 des Schaltspannungsgebers geleitet, was sich in einem scharfen Spannungsabfall an dem Widerstand 59 des Kathodenverstärkers äußert. Die Vorderfront des negativen Ausgangssignals des Kathodenverstärkers wird über einen Differenzierkreis 61 weitergeleitet, der die Vorderfront des negativen Impulses in einen negativen Impuls verwandelt.

Eine Diode 62 im Eingangskreis des Multivibrators 26 unterdrückt den negativen Impuls des Differenzierkreises.

Nachdem der Binärzähler 18 die gewünschte Anzahl Zyklen gezählt hat, wird das negative Potential der Leitung 58 beseitigt, und das Potential an dem Widerstand 59 wird positiv. Der Differenzierkreis 61 wirkt auf die Rückflanke des negativen Impulses und erzeugt einen diesmal positiven Impuls, der das Gitter der ersten Stufe des Multivibrators über den Sperrwert hinaus vorspannt, so daß die erste Stufe stromleitend und die zweite Stufe gesperrt wird; dadurch wird die Polarisierungsphase des Magnetometers wieder eingeleitet.

Das negative Potential an der Ausgangsklemme des Kathodenverstärkers wird ebenfalls über die Leitung 63 dem kristallgesteuerten Oszillatorkreis 19 zugeführt und dient als Schaltsignal. Das negative Potential spannt die Diode 64 vor, die sich im Ausgangskreis des Oszillators befindet und die, bis sie vorgespannt wurde, den Oszillatorkreis in bezug auf den binären Zählerkreis 21 kurzgeschlossen hatte. Das Signal des Oszillators wird der Binärzählkette 21 zugeleitet, die aus einer Mehrzahl in Serie geschalteter Flip-Flop-Kreise besteht. Es ist nur ein Eccles-Jordan-Flip-Flop gezeigt, und seine Wirkungsweise ist wie folgt:

Eine Doppeltriode 65 dient als zweistufiger, direkt gekoppelter Verstärker, wobei die Anode jeder der beiden Stufen direkt über Widerstände 66 und 67 mit der Steuerelektrode der anderen Stufe verbunden ist. Ein solcher Kreis hat zwei stabile Lagen ähnlich wie ein Multivibrator, und die Anode der ersten Stufe führt einen großen Strom, während die der zweiten Stufe keinen Strom führt, und umgekehrt. Diese Bedingungen sind stabil, was einen Unterschied zu einem Multivibrator bedingt, und es ist keine Kapazität vorgesehen, die sich entlädt und schließlich einen schnellen Übergang von dem einen Zustand in den anderen bewirken kann.

Die Binärzählkette ist zum Zählen in folgender Weise geschaltet:

Wenn das Relais 28 entregt wird und die Erdverbindung von der Leitung 33 abgeschaltet ist, wird der

7 8

Kondensator 68 in Anbetracht des positiven Poten- Der in der zweiten Binärzählkette 21 gespeicherte tials in dem ersten Binärzähler 18 geladen; dabei ist Frequenzwert wird durch die Zustände der Neondie untere Belegung des Kondensators 68 über die lampen 74 angezeigt, die gezündet sind, wenn die Diode 69 geerdet. Wenn das Relais 28 erregt wird, zweite Stufe nicht stromführend ist. Die Anode in wird eine Erdverbindung zu der Leitung 33 ge- 5 jeder der zweiten Stufe der letzten fünf Zähler in der schaffen, und die untere Belegung des Kondensators Kette, in der gewöhnlicherweise die Änderungen der 68 erhält eine intensive negative Spannung und ent- Zählung stattfinden, ist ebenfalls über einen Widerlädt sich dann schnell. Dieser scharfe negative Impuls stand 77 an einen zugehörigen Schaltkreis der autosteuert die Steuergitter 71 der ersten Stufen jeder matischen Abstimmvorrichtung angeschlossen, wobei Röhre 65 negativ; auf diese Weise werden die ersten io die genannte Abstimmvorrichtung an die Ausgangs-Stufen gesperrt, und die zweiten Stufen werden klemme des Vorverstärkers mit Hilfe der Leitung 77' stromleitend. Jeder der Binärzähler besitzt eine angeschlossen ist. Jeder Schaltkreis weist eine Triode Neonlampe 72, die zwischen Erde und Anode der 78 und ein Relais 79 im Anodenkreis der Triode auf. zweiten Stufe geschaltet ist. Wenn die zweite Stufe Die Röhren 78 und die zugehörigen Relais 79 werden stromführend ist, ist das Potential an der Anode so 15 durch die Frequenzzählung in dem zugehörigen niedrig, daß ein Zünden der Lampe nicht stattfindet. Binärzählerteü gesteuert; es ergibt sich dement-

Die Binärzähler sind jetzt in der Lage, eine Reihe sprechend eine positive Spannung an der Gittervon Impulsen des Oszillators 19 zu zählen, wenn die elektrode der Röhre 78, wenn der entsprechende Diode, wie vorstehend erwähnt wurde, eine ent- Binärzähler nicht stromführend ist, und die dann zur sprechende Vorspannung bekommt. Der Kopplungs- 20 Folge hat, daß der auftretende Anodenstrom das kondensator 73 und der Widerstand 74 bilden einen betreffende Relais 79 betätigt. Bei Betätigung des Differenzierkreis, der aus der Rückflanke der positiven Relais 79 öffnen sich die Kontakte 81, und es wird Halbwelle des ersten eintreffenden Rechtecksignals die Erdverbindung des Hochohmwiderstandes 82 aufeinen scharfen negativen Impuls erzeugt, der dem gehoben, so daß die in Tätigkeit befindliche Röhre Gitter 75 der stromführenden zweiten Stufe zugeführt 35 78 weiter stromführend bleibt, während Schaltvorwird und dieselbe negativ über den Sperrwert hinaus gänge in der Binärzählkette 21 (Fig. 1) stattfinden, vorspannt. Die zweite Stufe wird dann gesperrt, und bis ein Löschsignal erzeugt wird; hierauf wird noch das Potential an dem Gitter der ersten, d. h. der bis- zurückgekommen. Die erregten Relais 79 beseitigen her nicht stromführenden Stufe nimmt über den die Kurzschlüsse an den Kontakten 83 der zuge-Sperrwert hinaus zu, und diese Stufe wird strom- 30 hörigen Spulen 84 und schalten an den Kontakten 85 führend. Der starke Strom wird daher von der Kondensatoren 86 in den Abstimmkreis der Auszweiten Stufe praktisch momentan auf die erste Stufe gangsstufe des Vorverstärkers. Die umfangreichen übergeleitet. Dieser erste Binärzähler bleibt in dem Abstimmittel umfassen eine Induktivität 87 und einen stationären Zustand, bis der nächste negative Impuls Kondensator 88, die als Grobabstimmittel der autoempfangen wird, der von dem Differenzierkreis ge- 35 matischen Abstimmvorrichtung dienen und in grober liefert wird und das Gitter der ersten und jetzt strom- Weise den Ausgangskreis des Vorverstärkers 16 abführenden Stufe über den Sperrwert hinaus negativ stimmen; die Induktivitäten 84 und Kondensatoren 86 macht; der Entladungsstrom der ersten Stufe wird dienen zur weiteren Feinabstimmung des den Ausdadurch auf die zweite Stufe übergeleitet. Es ist zu gangskreis bildenden Filterkreises. Die rechts angebemerken, daß die Vorderfront der positiven Halb- 40 ordnete Induktivität 84 und der Kondensator 86 welle, die Rechteckform besitzt, in dem Differenzier- bilden die am feinsten wirkenden Abstimmelemente kreis einen positiven Impuls erzeugt, der sich an der in der Anordnung, während die links angeordnete Eingangselektrode des ersten Binärzählers auswirkt; Induktivität 84' und der Kondensator 86' die am dieser positive Impuls bedingt aber keine Umschal- gröbsten wirkenden Abstimmelemente darstellen. Es tung in dem ersten Binärzähler. 45 wurde bereits erwähnt, daß die Abstimmvorrichtungen

Die Ausgangsklemme dieser Binärzählstufe liefert so ausgebildet sind, daß die Abstimmbereiche sich zu daher ein Rechtecksignal, das genau die halbe Fre- 50°/» überlappen; es ist daher wünschenswert, daß quenz des zugeführten Rechtecksignals besitzt; mit die Schaltung des Relais 79', das zu dem am weniganderem Worten ausgedrückt, es erhält für je zwei zu- sten fein wirkenden Abstimmkondensator 86' und Ingeführte Impulse der nachfolgende Binärzähler von 50 duktivität 84' gehört, vertauscht werden kann. Es dem vorangehenden Binärzähler nur einen Impuls. liegt daher bei abwechselnden, d. h. ungeraden Ab-Diese Art der Binärzählung ist in Fachkreisen be- Stimmvorrichtungen Erdverbindung zu der Leitung 89 kannt, und es bedarf keiner weiteren Erörterung die- des niederohmigen Widerstandes 91 vor, was zur ser Verhältnisse. Folge hat, daß das Potential der Gitterelektrode der

Der langsame Binärzähler zählt die freien Präzes- 55 Röhre 92 über den Sperrwert hinaus verschoben wird. sionssignale, bis eine vorbestimmte Anzahl Schwin- Wenn das Relais 93 nicht erregt ist, sind die Indukgungen stattgefunden hat, beispielsweise 512. In tivität 84'und der Kondensator 86'so geschaltet, daß diesem Zeitpunkt führt der Binärzähler 18 ein posi- bei Erregen des Relais 79' dieselben an dem Abtives Potential der Leitung 58 zu, die mit dem Gitter stimmkreis in gleicher Weise angekoppelt werden, des Kathodenverstärkers 25 des Schaltspannungs- 60 und entsprechendes gilt für die anderen Relais 79 gebers verbunden ist. Der Kathodenverstärker erzeugt der Kette. Bei den anderen abwechselnden, d. h. geein positives Potential an der Leitung 63, was zur raden Abstimmstufen ist keine Erdverbindung zur der Folge hat, daß die Hochfrequenzschwingungen nicht Leitung 89 hergestellt, und es befindet sich der niederweiter dem schnellen Zähler zugeführt werden. Die ohmige Widerstand 91 nicht im Gitterkreis. Der in der Binärzählkette 21 gespeicherte Zahl bleibt dort 65 Widerstand 94 bewirkt daher, daß ein oberhalb der erhalten, bis der nächste Löschimpuls vom Konden- Sperrspannung liegendes Potential an der Röhre sator 68 empfangen wird und der nächste Zählvor- herrscht und dieselbe Strom führt. Das Relais 93 gang freier Präzessionen beginnt. schaltet die Induktivität 84' und den Kondensator 86'

in den Abstimmkreis, so daß bei Erregung das Relais 97' die Induktivität 84' und den Kondensator 86' von dem Kreis abschaltet und nicht etwa dieselben anschaltet.

Das Relais 79 bleibt während der nächsten Zählphase erregt, und wenn der Schaltspannungsgeber die nächste Polarisierungsperiode einleitet, wird die Leitung 95 ebenfalls an Erde geschaltet. Der Kondensator 96 ist über einen Serienkreis aufgeladen worden, der aus einem Widerstand 97 besteht und an die Batterie angeschlossen ist; dabei liegen die Kapazität 96 und der Widerstand 98 parallel, und die Diode 99 liegt einseitig an Erde. Die untere Belegung des Kondensators 96 ist positiv in Anbetracht der Aufladung durch den vorstehend erwähnten Kreis. Die Erdverbindung der Leitung 95 hat zur Folge, daß die obere Belegung des Kondensators 96 sofort in bezug auf Erde negativ wird, und dieser negative Impuls steuert die Steuerelektroden der Röhren 78 bis über den Sperrwert hinaus, und es fallen dann sämtliche erregten Relais ab. Das negative Potential an der oberen Belegung des Kondensators 26 bleibt nur momentan erhalten, da der Kondensator 96 sich über den Widerstand 98 entlädt, und wenn dieser negative Impuls abgeklungen ist, werden die Röhren 78 wieder stromleitend, und es werden die Relais 79 wieder erregt, entsprechend der Zählung in dem zugehörigen Binärzähler, wie dies oben bereits erörtert wurde. Die Diode 99 verhindert, daß ein positives Potential sich an den Gitterelektroden der Röhren 78 ausbildet, wenn der Schaltspannungsgeber die Erdverbindung von der Leitung 95 abschaltet.

Es ist offensichtlich, daß in verschiedener Weise von der in der Figur dargestellten und erörterten Schaltungsweise im Rahmen des Erfindungsgedankens abgegangen werden kann.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:
   1. Betriebsschaltung für ein gyromagnetisches Magnetometer zum Messen der magnetischen Feldstärke, bei dem eine Materiemenge durch ein im Vergleich zum Meßfeld starkes Magnetfeld vorübergehend polarisiert wird und die freien Präzessionen der Atomkerne der Materiemenge in dem Meßfeld nach Abschalten des Polarisationsfeldes ein von der Stärke des Meßfeldes abhängiges, mit Hilfe eines angenähert auf die Präzessionsfrequenz abgestimmten Empfängers wahrnehmbar gemachtes gyromagnetisches Signal erzeugen, unter Anwendung eines elektronischen Zählwerkes zum Zählen einer vorgegebenen Anzahl der Schwingungen des Präzessionsfrequenzsignals und eines in Abhängigkeit der Zähldauer dieses Zählwerkes eingeschalteten zweiten elektronischen Zählwerkes, das aus mehreren binären Zählstufen in Kettenschaltung besteht und die während der genannten Zähldauer auftretenden Schwingungen eines Normalfrequenzgenerators zählt, wobei am Ende der Zähldauer jeweils der Polarisierungszyklus eingeleitet und während desselben der Endzählwert der Schwingungen der Normalfrequenzzählung in dem zweiten Zählwerk angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die entsprechend dem angezeigten Zählwert gegebenen Schaltzustände der binären Zählstufen des zweiten, durch den Normalfrequenzgeneratoren (19) gesteuerten Zählwerkes (21) vorliegenden elektrischen Ausgangsgrößen dieser Zählstufen zugleich als Steuergrößen zum selbsttätigen Zu- und Abschalten zusätzlicher Abstimmittel (24) des Empfängers (16) für das Präzessionsfrequenzsignal ausgenutzt sind im Sinne der Erzielung einer an sich bekannten selbsttätigen Scharfabstimmung auf die Frequenz des zu empfangenden Signals.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum selbsttätigen Zu- und Abschalten der zusätzlichen Abstimmittel (24) des Empfängers (16) eine mehrstufige Anordnung von Relaiskreisen (79) vorgesehen ist, die von diesen zugeordneten Zählstufen des zweiten Zählwerkes (21) gesteuert werden und abgestufte Reaktanzen (84, 86) an den Eingangskreis bzw. den Filterkreis des Empfängers (16) anschalten.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 963 884;
   deutsche Auslegeschrift Nr. 1 002 880;
   schweizerische Patentschrift Nr. 261 787;
   USA.-Patentschrift Nr. Re 23 769.

   Bei der Bekanntmachung der Anmeldung ist ein Prioritätsbeleg ausgelegt worden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 109 760/184 1.62