Биомагнитные измерения - Кнеппо П.
ISBN 5-283-00557-7
Скачать (прямая ссылка):
и корректировку сигнала градиометра при помощи сигналов этих датчиков.
Чаще всего применяют балансировочные пластинки (триммеры), закрепляемые в
фиксированном положении при первоначальной грубой балансировке или
перемещаемые при помощи регулируемых штоков, которыми можно
манипулировать во время работы сквид-магнитометра для более тонкой его
настройки. Схема такого устройства для балансировки градиометра второго
порядка показана на рис. ] .24. Три маленькие сверхпроводящие пластинки,
плоскости которых перпендикулярны осям прямоугольной системы координат,
могут устанавливаться в нужное положение относительно плоскостей катушек
градиометра. Пластинки, параллельные оси катушек, расположены у кромки
одной из катушек и могут сдвигаться вверх или вниз, что приводит к
отклонению соответствующих поперечных компонент магнитной индукции,
заставляя ее проходить через катушку сверху или снизу. Этим
корректируется погрешность в расположении плоскости катушки по отношению
к оси градиометра. Для корректировки различия в площадях катушек нужно
поместить третью пластинку (перпендикулярную оси градиометра) в
соответствующее положение между приемной и средней катушками. Тем самым
уменьшается чувствительная площадь ближайшей катушки. Таким образом
регулируется эффективное значение произведения числа витков на площадь
катушки и достигается нечувствительность градиометра к равномерному
осевому полю. Балансировка градиометра второго порядка по отношению к
осевому градиенту поля осуществляется изменением базы для одной из пар
состав-
Рис. 1.24. Схема устройства для балансировки градиометра второго порядка
[39]:
1 - свинцовые пластинки; 2 - регулировочные штоки; 3 - верхняя
компенсирующая катушка (может перемещаться вдоль осн); 4 - средняя
компенсирующая катушка; 5 - приемная катушка
51
ляющих катушек при помощи специального дифференциального винта, которым,
как и триммерами, можно манипулировать, не проникая внутрь криостата.
Для выполнения балансировки на практике можно воспользоваться магнитным
полем Земли. Поворачивая и перемещая магнитометрическую систему в этом
поле, регулируют балансировочные устройства так, чтобы измеряемый сигнал
стал минимальным. Можно также определить полярность магнитометра,
учитывая, что северный магнитный полюс Земли находится в южном полушарии.
Более эффективная процедура балансировки основана на применении
специальных больших катушек для создания равномерного магнитного поля и
поля с равномерным градиентом. Обычно используют системы катушек
Гельмгольца. Если токи в них имеют одинаковые направления, то в средней
части пространства между катушками магнитное поле является практически
равномерным. Если же токи текут в противоположных направлениях, то поле в
этой области будет обладать равномерным градиентом. Применяются и более
сложные системы, например система из пяти одинаковых квадратных катушек
со специально подобранными числами витков [72, с. 85]. Очевидно, катушки
должны быть достаточно большими, чтобы можно было разместить в области
равномерного поля (или градиента) магнитометрическую систему (их размеры
должны быть порядка метров). Методы балансировки с применением триммеров
позволяют достичь точности балансировки 10-s. Дополнительные сведения о
методах балансировки градиометров можно найти в [9, 39, 51, 58, 59, 72 и
др.].
В заключение этого параграфа отметим, что наряду с экранированием
помещений, где проводятся измерения, а также компенсацией помех при
помощи градиометрической конструкции трансформатора потока важную роль в
борьбе с помехами и шумами играют методы, основанные непосредственно на
обработке выходного сигнала магнитометра при помощи аналоговых и (или)
цифровых электронных средств. Особенно важное значение имеет такая
обработка для устранения помехи, порождаемой сетью электропитания.
Наиболее простой и распространенный метод - это пропускание выходного
сигнала системы через гребенчатые и полосовые заграждающие фильтры. При
очень сильных шумах применяют следующий метод компенсации: из выходного
сигнала измерительной системы вычитается ''опорный" сигнал,
регистрируемый специальными датчиками, расположенными таким образом,
чтобы они воспринимали только сигналы помехи и не воспринимали полезный
сигнал. Один из самых совершенных методов борьбы с помехами представляет
собой так называемая адаптивная фильтрация, или адаптивная компенсация.
Она базируется на изменении параметров одного или нескольких опорных
сигналов в соответствии с изменениями характеристик помехи с тем, чтобы
при вычитании опорных сигналов из измеренного обеспечивалась оптимальная
компенсация. Такие ме-
52
тоды могут быть реализованы при помощи аналогового или цифрового
оборудования, в реальном масштабе времени или при автономной обработке
данных. Более подробные сведения о них, а также ссылки на конкретные
опубликованные исследования по этому вопросу содержатся в [39, 72].
1.3. Современная аппаратура и автоматизированные системы для
