DE1489742A1 - Schaltungsanordnung eines Superstabilisators eines magnetischen Feldes - Google Patents

Description

Dr. Expl.

Ceskoslovenska akademie v&d, P r"'ä ü ä^mm (fuu****iw«jLowakei)

Schaltungsanordnung eines Superstabilisators eines

magnetischen leides" IAR97Λ2

Die Erfindung betrifft die Schaltungsanordnung eines Superstabilisators eines magnetischen Feldes im Spalt zwischen den Magnetpolen, z.B. in einem Spektroskop für magnetische Kernresonanz.

Um "bei »Spektroskopen eine hohe Auflösungsgüte und Präzision zu erzielen, ist ein sehr st-biles magnetisches l'eld im idagnetspalt notwendig. Δ\χ diesem Zweck v^ii ein sogenannter Superstabilisator verwendet, der folgendermassen ausgeführt ist: Auf die Polschuhe des Magnets wird ein Spulensystem mit einer grossen Windungsanzahl aufgeschoben. Die Änderungen des magnetischen Feldes im Spalt induzieren in den Spulen eine Spannung, velche nach Verstärkung in einem Gleichspannungsverstärker integriert und einem zweiten, ebenfalls auf die Polschuhe aufgeschobenen Spulensystem zugeführt wird derart, dass der durch diese Spulen fliessende Strom ein ^eId in der umgekehrten Richtung, als das durch die ursprünglichen Änderungen hervorgerufene, erregt. Auf dieser Weise werden die einzelnen Komponenten der Stör.^:änderungen laut der tfrequenzabhängigkeit der Verstärkung in der Schleife abgeschwächt. Der Gleichspannungsverstärker mus3 hohe Anforderungen bezüglich der Eingangsempfindlichkeit und Null-Stabilität erfüllen. Zu diesem Zweck wurde bisher ein galvanometrischer Verstärker mit einer photoelektrischen Brücke verwendet, welcher die erforderlichen Parameter erzielt.

Die Anwendung eines galvanometrischen Verstärkers ist jedoch mit gewissen Ka hteilen verbunden. Die Eingangsimpejidanz eines solchen Verstärkers ist niedrig cenug, so dass die Abgriffspule ebenfalls eine relativ niedrige Impedanz besitzen

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Bei einem gegebenen Raum der Abgriffspule bedeutet dies aber eine niedrigere i/induntsanzahl, eine kleinere induzierte Spannung und eine höhere relative Wirkung der thermoelektrischen Potentiale im Eingangskreis. Es ist auch schwierig, die i'requenzkennlinie des Superst bilisators über 100 Hz zu bringen, wodurch allerdings die Verstärkung in der Schleife auch auf niedrigeren Frequenzen mit 'Rücksicht auf die Stabilitätsbedingungen gegeben ist. Ein weiterer Nachteil des £alvanometriechen Verstärkers ist eine Empfindlichkeit auf mechanische Stösse, die sich durch Verschiebung des Nullpunktes Mustern, und die kleine Überlastun; sfähigkeit. Bei plötzlicher Abschaltung des Magnets kann das Galvanometer durch eine hohe Übergangs-Spannunjsspitze leicht zerstört werden.

Z-'eck der erf indungsgemässen Schaltungsanordnung ist es, die meisten der erwähnten Nachteile des Superstabilisators zu beseitigen. Die erfindungsgemässe Schaltung ermöglicht die erweiterung der Grenzfrequenz über 500 Hz ;;nd erzielt eine bessere ITull-Stabilität als galvanometrische Verstärker. Die Erfindung beseitigt auch die Notwendigkeit einer erschütterungs-r beständigen Ausführung.

Gegenstand der Erfindung ist die Schaltungsanordnung eines Superstabilisators eines magnetischen eldes im ke.i-netspalt, z..3. bei einem Spektroskop für magnetische Kernresonanz, dadurch gekennzeichnet, daos die Abgriffspule parallel mit einem Glimmlampenschutz an zwei Zweige angeschlossen ist, von denen einer aus einem Tiefpassfilter und einem Gleichspannungsverstärker mit einem Kontaktmodulator, und der zweite aus einem Ilochpassfilter und einem Wechselspannungsverstärker besteht, wobei diese beiden Zweige sich in einem Addierkreis verbinden, welcher in Reihe mit einem Ausgangsverstärker, einem Korrektionswiderstand und einer Kompensationscpule liegt.

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BAD ORIGINAL

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Die Erfindung soll nun mit Hilfe der belügenden Zeichnung, welche =ls Ausführungsbeispiel das Blockdiagramm der erfindunpsiii ssigen Schaltungsanordnung darstellt, näher erkl rt werden.

In der Zeichnungsfigur "bedeutet 1 die Abgriffs pule, 2 den Glimmlampensehutz, 3 das Tiefpassfilter, 4 das liochpassfilter, 5 den Gleichstromverstärker mit dem Kontaktmodulator, 6 den Vechselatromverstärker, 7 den Addierkreis, 8 den Ausgangsverstärker, 9 den Korrektionswiderstand und 10 die Kompensationsspule.

Der eriindungsgemässe Superst-'bilis^tor arbeitet auf foliende //eise: Die änderungen des Feldes im Magnetspalt induzieren in eier Spule 1 eine Spannung, v/elche nach Durchgang durch den Glimmlampenschutz; gegen überspannung 2 in zwei Komponenten aufgeteilt wird, nämlich in eine Gleichspannungs- und in eine ";e c hs el spannung skomponente. Beide Signale ./erden nach ehandlung in den Filtern 3,4 und nach Verstärkung im Gleichspannungsverstärker mit Gern Kontaktmodulator 5 und ira Wechselspannungsverst> rker 6 im Addierkreis 7 zusammengezählt und dann, nach Verstärkung im Ausgangsverstärker 8, über den Korrektionswiderstand der iCompens^tionsspule 10 zugeführt. Die Impedanz der Abgriffsspule 1 kann in diesem P He hoch sein, da durch Anwendung eines Transformators im üingang des Gleichspannungsverstärkers mit der KontaktmoduäHtor 5 der optimale Wert dieser Impedanz in weiten Grenzen abgeändert werden kann. Dadurch kann der Einfluss der thermoelektrieohen Potentiale relativ unterdrückt

erden. Der olimmlampenschutz 2 führt beim normalen Gang keine Unstf.bilität in den Eingangskreis ein, und gemeinsam mit den Eingangsfiltern beschränkt er auch die grossen tJberspannungsspitzen auf ei ;en erträglichen Wert. Der Strom durch die Glimmlampe wird durch die Impedanz der Spule 1 und der Spannungsimpuls

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durch den Wert der Brenn spannung dieser Glimml ..mpen beschränkt. Der Eingang des Gleichspannungsverstärkers 5 wird durch das Tiefpassfilter 3 geschützt, welches die übrigbleibende Spannungsspitze integriert. Der Eingang des Wechselspannungsverstärkers wird durch den in Reihe geschalteten Widerstand des uochp-assfilters 4 geschützt, welches den Gitterstrom im Falle eines Impulses mit positiver Polarität beschränkt. Das Tiefpassfilter 3 hat weiter die Aufgabe, das Durchdringen der Spannung mi Netzfrequenz in den Gleichspannungsverstär -.τ ζα verhindern. Beide Filter 3,4 und die Verstärker 5,6 sind derart konstruiert, dass die resultierende ^requenzkennlinie, den Ausgangsverstärker inbegriffen, den gewünschten Verlauf besitzt. Die obere Grenzfrequenz wird hauptsächlich durch die Eigenschaften der Spulen bestimmt und sie kann J.eicht über 500 Hz verlegt werden.

Bei der praktischen .Realisierung fällt die ( renzfrequenz f, auf die beiden Zweige 3,5 und 4,6 , die gleiche Verstärkung besitzen, gewöhnlich in das Gebiet, wo der Flickereffekt der Röhren die Hauptquelle des Häuschens ist. Um den Einfluss der Rauschspannung von der Seite des Y/echselverstärkers 6 im Gebiet unterhalb der Frequenz f.. zu vermindern, ist es von Vorteil, in den Krüis des Verstärkers 6 mindestens ein Differ. nzierungsglied an eine beliebige Stelle hinter der Hauptquelle der Rauschspannung zu legen.

- Patentansprüche -

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BAD ORIO(NAL

Claims (1)

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   Patentansprüche

   1. J Schaltungsanordnung eines Superstabilisators eines magnetischen . eldes im Spalt eines Magnets, z.B. in einem Spektroskop für magnetische Kernresonanz, dadurch gekennzeichnet, dass die Abg"iff spule (1) parallel mit einem Glimmlampenschutz (2) an zwei Zweige angeschlossen ist, von denen einer aus einem Tiefpassfilter (3) und einem Gleichspannungsverstärker mit einem Kontaktmodulator (5)> und der zweite aus einem Hochpassfilter (4) und einem Y/echselspannungsverstärker (6) besteht, wobei di se beiden Zweige sich in einem Addierkreis (7) verbinden, welcher in Reihe mit einem Ausgangsverstärker (8), einem Korrektionswiderstand (9) und einer Kompensationsspule (10) liegt.

   2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kreis des Verstärkers (6) mindestens ein Korrektionsglied an eine beliebige Stelle hinter der Hauptquelle der Rauochspannung gelegt ist.

   4. Mai 1965
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