82348

Автор(ы): 

Автор(ов): 

3

Параметры публикации

Тип публикации: 

Тезисы доклада

Название: 

Обеспечение высокоскоростных измерений частоты Лармора для самогенерирующих датчиков с оптической накачкой

ISBN/ISSN: 

978-5-60521302-4

Наименование конференции: 

  • Всероссийский симпозиум "Магнитные измерения: новые разработки и их метрологическое обеспечение" (Санкт-Петербург, 2025)

Наименование источника: 

  • Материалы Всероссийского симпозиума "Магнитные измерения: новые разработки и их метрологическое обеспечение" (Санкт-Петербург, 2025)

Город: 

  • Санкт-Петербург

Издательство: 

  • ФГУП «ВНИИМ Д.И. Менделеева

Год издания: 

2025

Страницы: 

29-30
Аннотация
Самогенерирующие квантовые магнитометры с оптической накачкой имеют на выходе периодический сигнал. Измеряя его частоту, можно оценить значение индукции магнитного поля. Во многих приложениях, таких как аэромагнитные измерения, необходимо увеличивать частоту дискретизации, но это также увеличивает погрешность измерения. При оценке частоты необходимо использовать сигнал опорного генератора. Частота сигнала опорного генератора для современных процессоров может составлять порядка 100 МГц. В данном докладе показано, что для многих задач, решаемых в аэромагнитометрии, частота измерений поля должна достигать 1 кГц. При этом, чтобы обеспечить точность измерения частоты на уровне, соответствующем уровню чувствительности современных квантовых датчиков — 0,5 пТл/√Гц, — частота опорного генератора должна составлять порядка 1 ГГц. Мы предлагаем использовать дополнительные измерения интервала между фронтом сигнала опорного генератора и фронтом сигнала Лармора. Реализованная схема измерений имеет 40 отсчетов внутри одного периода опорного генератора. Однако, поскольку измерения содержат шум, мы можем говорить о повышении частоты опорного генератора не в 40, а лишь в 20 раз. В качестве примера рассматривались датчик с оптической накачкой 133Cs измеритель с опорной частотой 50 МГц, которая благодаря предложенной схеме увеличена до 1 ГГц. Частота выдачи данных о магнитном поле 1 кГц. В случае идеального входного сигнала ошибка оценки частоты соответствует ±0,074 нТл вокруг некоторых регулярных значений каждые 9 нТл. В случае шума входного сигнала на уровне 0,5 пТл/√Гц, соответствующем современным квантовым скалярным магнитометрам, ошибка оценки частоты соответствует ±0,058 нТл. В докладе также описывается, как использовать спутниковую навигационную систему в качестве эталона времени для обеспечения точности оценки частоты. В этом случае неопределенность может составлять всего 2·10 −8 или около 1 пТл в терминах индукции магнитного поля. Все изложенные идеи иллюстрируются экспериментами с датчиками фирм Scintrex Ltd. и «Радар ммс». Показано, что для частотомера с опорным генератором 1 ГГц с самогенерирующими квантовыми датчиками на парах цезия можно использовать частоту дискретизации до 1 кГц. Демонстрируются примеры использования магнитометра в комплексе с мощным источником переменного магнитного поля амплитуды порядка 100 нТл с частотой 77 Гц. Фильтрация данных магнитных измерений позволяет сохранять уровень четвертых разностей поля вне зависимости от того, работает генератор переменного поля или нет.

Библиографическая ссылка: 

Каршаков Е.В., Волковицкий А.К., Корбаков М.В. Обеспечение высокоскоростных измерений частоты Лармора для самогенерирующих датчиков с оптической накачкой / Материалы Всероссийского симпозиума "Магнитные измерения: новые разработки и их метрологическое обеспечение" (Санкт-Петербург, 2025). СПб.: ФГУП «ВНИИМ Д.И. Менделеева, 2025. С. 29-30.