RU2058560C1

RU2058560C1 - Method of and device for measuring geomagnetic fields

Info

Publication number: RU2058560C1
Authority: RU
Inventors: Е.Д. Баранов; Е.С. Попов; А.В. Филимонов; А.А. Шумков
Original assignee: Омский научно-исследовательский институт приборостроения
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1991-10-09
Publication date: 1996-04-20

Abstract

FIELD: cryoelectronics. SUBSTANCE: method involves installation of two identical antenna units of magnetometer on superconducting quantum interference device (SQUID) in two similar cryostats, sequential cooling of antenna units, and sequential measurement of output signals of unit whose temperature is lower than junction temperature in superconducting state of material used for antenna and SQUID manufacture. Device implementing this method has two cooled antenna units, two liquid coolant tanks, two thermal screens, and also switch for antenna units, noncooled electronic unit, compressor, control unit, two cooling units, switch for cooling units, gas tank, two automatic- control valves, and two electromagnetic valves. EFFECT: enlarged functional capabilities. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к криоэлектронике и криогенной технике и может использоваться в высокочувствительных магнитоизмерительных системах с длительным сроком автономности. The invention relates to cryoelectronics and cryogenic technology and can be used in highly sensitive magneto-measuring systems with a long battery life.

На фиг.1 представлена схема, поясняющая способ непрерывных геомагнитных измерений; на фиг.2 структурная схема устройства для его осуществления; на фиг.3 схема блока управления; на фиг.4 схема коммутатора блока охлаждения. Figure 1 presents a diagram explaining the method of continuous geomagnetic measurements; figure 2 structural diagram of a device for its implementation; figure 3 diagram of the control unit; figure 4 diagram of the switch unit of the cooling unit.

Два идентичных антенных блока 1 (см.фиг.1) магнитометра помещают в стеклопластиковые криостаты 2, в один из которых заливают жидкий хладагент, обеспечивающий криостатирование антенного блока при температуре ниже температуры перехода в сверхпроводящее состояние материала антенны и сквида. С помощью коммутатора 3 подключают охлажденный антенный блок к неохлаждаемому электронному блоку магнитометра 4 и измеряют его выходные сигналы, пропорциональные внешнему магнитному полю. По мере проведения измерений хладагент в криостате, обеспечивающий рабочую температуру, будет испаряться со скоростью, определяемой параметрами криостата. Не дожидаясь полного испарения хладагента из первого криостата, начинают заполнение хладагентом второго криостата. После охлаждения второго антенного блока подключают его с помощью коммутатора 3 к электронному блоку 4 вместо первого антенного блока и происходит измерение магнитного поля. Время переключения коммутатора 3 может составлять 1 мкс при выполнении коммутатора, например, на микросхеме 590КН7, что практически не влияет на непрерывность геомагнитных измерений, проводимых в полосе частот не более 1 кГц. Во время работы второго антенного блока возобновляют запас хладагента в первом криостате. После испарения хладагента во втором криостате вновь переключают антенные блоки. Процедуру повторяют в течение времени, необходимого для проведения измерений. При этом объем криостата 2 должен быть таким, чтобы время криостатирования антенного блока на одной заливке хладагента было больше времени, необходимого для проведения новой заливки криостата. Two identical antenna units 1 (see Fig. 1) of the magnetometer are placed in fiberglass cryostats 2, one of which is filled with liquid refrigerant, which ensures cryostatization of the antenna unit at a temperature below the temperature of transition to the superconducting state of the antenna material and squid. Using the switch 3, a cooled antenna unit is connected to the uncooled electronic unit of the magnetometer 4 and its output signals proportional to the external magnetic field are measured. As measurements are taken, the refrigerant in the cryostat, providing the operating temperature, will evaporate at a speed determined by the parameters of the cryostat. Without waiting for the complete evaporation of the refrigerant from the first cryostat, they begin filling the second cryostat with refrigerant. After cooling the second antenna unit, it is connected using a switch 3 to the electronic unit 4 instead of the first antenna unit and a magnetic field is measured. Switching time of switch 3 can be 1 μs when running the switch, for example, on a 590KN7 chip, which practically does not affect the continuity of geomagnetic measurements carried out in a frequency band of no more than 1 kHz. During operation of the second antenna unit, the supply of refrigerant in the first cryostat is renewed. After the refrigerant has evaporated, the antenna units are switched again in the second cryostat. The procedure is repeated for the time required for the measurement. In this case, the volume of the cryostat 2 should be such that the cryostat time of the antenna unit on one refrigerant charge is greater than the time required for the new filling of the cryostat.

Кроме того, в предложенное устройство введены еще один антенный блок, размещенный в дополнительно введенном блоке охлаждения, коммутатор антенных блоков, коммутатор блоков охлаждения и два электромагнитных клапана. In addition, another antenna unit located in an additionally introduced cooling unit, an antenna unit commutator, a cooling unit commutator and two electromagnetic valves are introduced into the proposed device.

Устройство (см. фиг.2) содержит два идентичных антенных блока 1 сквид-магнитометра, размещенных в двух резервуарах 2 с жидким хладагентом, коммутатор антенных блоков 3, неохлаждаемый электронный блок магнитометра 4, два одинаковых блока охлаждения 5 МКС Гиффорда-Макмагона со специальными тепловыми экранами 6, емкость для газа 7, компрессор 8, два автоматических клапана 9 и 10, два электромагнитных клапана 11 и 12, блок управления МКС 13 и коммутатор блоков охлаждения 14. The device (see Fig. 2) contains two identical antenna units 1 of a squid magnetometer located in two tanks 2 with liquid refrigerant, a switch for antenna units 3, an uncooled electronic unit of the magnetometer 4, two identical cooling units 5 of the Gifford-Macmagon ISS with special thermal screens 6, a gas tank 7, a compressor 8, two automatic valves 9 and 10, two solenoid valves 11 and 12, an ISS control unit 13 and a switch for cooling units 14.

Выходом устройства служит выход электронного блока 4, с входом которого через коммутатор 3 соединены выходы антенных блоков 1. Пневматический выход компрессора 8 подключен параллельно к пневматическим входам 1 блоков охлаждения 5, входу автоматического клапана 10 и через электромагнитные клапаны 11 и 12 к пневматическим входам 2 блоков охлаждения. Выход клапана 10 подключен к входу емкости для газа 7, выход которой подключен к входу автоматического клапана 9. Пневматические выходы 1 блоков охлаждения 5 подключены к пневматическому входу компрессора 8, пневматические выходы 2 блоков охлаждения 5 подключены к выходу автоматического клапана 9 и пневматическому входу 2 компрессора 8. Выход 1 блока управления 13 соединен с электрическим входом компрессора 8, электрический выход которого соединен с входом компрессора 8, электрический выход которого соединен с входом 1 блока управления, выход 2 блока управления 13 соединен с входом 1 коммутатора 14, выход которого соединен с входом 2 блока управления 13. Выходы 2, 3 коммутатора 14 соединены с электрическими входами первого и второго блоков охлаждения 5 соответственно. Электрические выходы первого и второго блоков охлаждения 5 соединены с входами 2,3 коммутатора 14 соответственно. Выходы 4, 5 коммутатора 14 соединены с управляющими входами электромагнитных клапанов 11 и 12 соответственно, причем выход 5 коммутатора 14 одновременно соединен с управляющим входом 3 коммутатора 3. Электропитание устройства осуществляется от трехфазной сети 380 В 50 Гц и на схеме не показано. The output of the device is the output of the electronic unit 4, the input of which through the switch 3 is connected to the outputs of the antenna units 1. The pneumatic output of the compressor 8 is connected in parallel to the pneumatic inputs of the cooling units 5, the input of the automatic valve 10 and through the electromagnetic valves 11 and 12 to the pneumatic inputs of the 2 units cooling. The output of the valve 10 is connected to the input of the gas tank 7, the output of which is connected to the input of the automatic valve 9. The pneumatic outputs 1 of the cooling units 5 are connected to the pneumatic input of the compressor 8, the pneumatic outputs of 2 cooling units 5 are connected to the output of the automatic valve 9 and pneumatic input 2 of the compressor 8. The output 1 of the control unit 13 is connected to the electrical input of the compressor 8, the electrical output of which is connected to the input of the compressor 8, the electrical output of which is connected to the input 1 of the control unit, output 2 b the control lock 13 is connected to the input 1 of the switch 14, the output of which is connected to the input 2 of the control unit 13. The outputs 2, 3 of the switch 14 are connected to the electrical inputs of the first and second cooling units 5, respectively. The electrical outputs of the first and second cooling units 5 are connected to the inputs 2,3 of the switch 14, respectively. The outputs 4, 5 of the switch 14 are connected to the control inputs of the electromagnetic valves 11 and 12, respectively, and the output 5 of the switch 14 is simultaneously connected to the control input 3 of the switch 3. The device is powered from a three-phase network of 380 V 50 Hz and is not shown in the diagram.

Антенный блок 1 содержит рамочную антенну, выполненную из сверхпроводящего материала (например, ниобия) и индуктивно связанную со сквидом, выполненным также из сверхпроводящего материала, контур накачки сквида (катушку индуктивности и конденсатор) и линию связи с неохлаждаемым блоком магнитометра. Неохлаждаемый электронный блок 4 предназначен для усиления, детектирования и фильтрации выходных сигналов антенного блока 1. The antenna unit 1 comprises a loop antenna made of a superconducting material (e.g. niobium) and inductively coupled to a squid made also of a superconducting material, a squid pump circuit (inductor and capacitor) and a communication line with an uncooled magnetometer block. Uncooled electronic unit 4 is designed to amplify, detect and filter the output signals of the antenna unit 1.

Антенный блок 1 и электронный блок 4 вместе представляют собой непосредственно магнитометр на сквиде. The antenna unit 1 and the electronic unit 4 together are directly a magnetometer in a squid.

Коммутатор 3 антенных блоков 1 предназначен для поочередного подключения выходов антенных блоков 1 к входу электронного блока 4. The switch 3 of the antenna units 1 is intended for alternately connecting the outputs of the antenna units 1 to the input of the electronic unit 4.

Блоки охлаждения 5, компрессор 8, клапаны 9-12, емкость для газа 7, блок управления 13 и коммутатор 14 представляют в совокупности микрокриогенную систему (МКС), предназначенную для криостатирования антенных блоков 1 магнитометра при температуре ниже температуры перехода в сверхпроводящее состояние материала антенны и сквида. The cooling units 5, the compressor 8, the valves 9-12, the gas tank 7, the control unit 13 and the switch 14 together represent a microcryogenic system (MKS) designed to cryostat the antenna units 1 of the magnetometer at a temperature below the transition temperature to the superconducting state of the antenna material and Squid.

Блок охлаждения МКС предназначен для накопления жидкого хладагента в резервуаре, где размещен охлаждаемый антенный блок. Блок охлаждения, кроме резервуара с хладагентом, содержит трехступенчатый микроохладитель Гиффорда-Макмагона (температура ступеней 80, 30 и 17 К соответственно), микротеплообменники и тепловой экран, имеющий температуру первой ступени охлаждения. Для обеспечения магнитопрозрачности в заданном диапазоне частот нижняя часть кожуха блока и резервуара для хладагента выполняются из стеклопластика, а тепловой экран изготавливается из изолированных медных полос. The ISS cooling unit is designed to accumulate liquid refrigerant in the tank where the cooled antenna unit is located. The cooling unit, in addition to the tank with the refrigerant, contains a three-stage Gifford-MacMagon micro-cooler (temperature of the stages 80, 30 and 17 K, respectively), micro-heat exchangers and a heat shield having the temperature of the first cooling stage. To ensure magnetic transparency in a given frequency range, the lower part of the block casing and the refrigerant reservoir are made of fiberglass, and the heat shield is made of insulated copper strips.

Электромагнитные клапаны 11 и 12 предназначены для отключения пневматических входов 2 (вход микротеплообменников) блоков охлаждения 5 от пневматического входа компрессора 8 при выключении блоков (после накопления жидкого хладагента) и для обратного их подключения (после испарения жидкого хладагента) по командам коммутатора 14. Solenoid valves 11 and 12 are designed to disconnect the pneumatic inputs 2 (microheat exchangers input) of the cooling units 5 from the pneumatic input of the compressor 8 when the units are turned off (after accumulation of liquid refrigerant) and for their reverse connection (after evaporation of the liquid refrigerant) according to the commands of the switch 14.

Автоматические клапаны 9,10 и емкость для газа 7 предназначены для хранения газа, испаряющегося из резервуара отключенного блока охлаждения во время криостатирования в нем антенного блока, а также для поддержания постоянства температуры криостатирования. The automatic valves 9.10 and the gas container 7 are designed to store gas evaporating from the reservoir of the disconnected cooling unit during cryostatting of the antenna unit in it, and also to maintain a constant cryostat temperature.

Кроме того, клапаны 9,10 и емкость 7 позволяют изменять количество газа в циркуляционном контуре МКС, что дает возможность при захолаживании поддерживать постоянный режим работы системы. In addition, valves 9,10 and capacity 7 allow you to change the amount of gas in the circulating circuit of the ISS, which makes it possible to maintain a constant mode of operation of the system during cooling.

Компрессор 8 предназначен для обеспечения заданного давления хладагента на пневматических входах блоков охлаждения 5 и для нагнетания испаряющегося газа в емкость 7. The compressor 8 is designed to provide a given pressure of the refrigerant at the pneumatic inlets of the cooling units 5 and for pumping the evaporating gas into the tank 7.

Блок управления 13 (см.фиг.3) предназначен для управления режимами работы МКС и контроля ее параметров. Он состоит из панели управления 15 и блока контроля температуры 16. The control unit 13 (see Fig. 3) is designed to control the ISS operating modes and control its parameters. It consists of a control panel 15 and a temperature control unit 16.

Коммутатор 14 (см.фиг.4) блоков охлаждения предназначен для попеременного включения и выключения блоков охлаждения 3 по мере испарения и накопления в них жидкого хладагента. Он состоит из компаратора 17, триггера 18, дешифратора 19, мультиплексора 20, ключей 21, 22, реле 23 26 и кнопки 27. The switch 14 (see Fig. 4) of the cooling units is designed to alternately turn on and off the cooling units 3 as the vaporization and accumulation of liquid refrigerant in them. It consists of a comparator 17, a trigger 18, a decoder 19, a multiplexer 20, keys 21, 22, a relay 23 26 and a button 27.

Вход 2 компаратора соединен с источником регулируемого опорного напряжения, вход 3 компаратора с выходом 4 мультиплексора 20, входы 3 и 2 которого соединены с входами 4 и 16 ключей А1, А2 соответственно. Эти входы являются вторым и третьим входами коммутатора. Параллельно соединенные выходы 1 и 3 ключа А1 являются первым выходом коммутатора. Выход 7 компаратора 17 соединен с входом 3 триггера 18, выход 5 которого соединен параллельно с управляющими входами 13 дешифратора 19 и 1 мультиплексора 20. Выход 9 дешифратора 19 соединен параллельно с управляющими входами 15 ключей 21, 22. Входы 5, 9 ключа 21 и входы 4, 16 ключа 22 соединены параллельно с источником напряжения +5 В, а выходы 6, 8, 3, 1 подключены к обмоткам реле 23-26. Контакты 2 реле 23,24 соединены параллельно с источником напряжения +27 В, а контакты 3 являются четвертым и пятым выходами коммутатора соответственно. Контакты 2 реле 25 и 26 соединены параллельно и являются первым входом коммутатора, а контакты 3 вторым и третьим выходами коммутатора соответственно. Input 2 of the comparator is connected to a source of adjustable reference voltage, input 3 of the comparator with output 4 of multiplexer 20, inputs 3 and 2 of which are connected to inputs 4 and 16 of keys A1, A2, respectively. These inputs are the second and third inputs of the switch. Parallel outputs 1 and 3 of key A1 are the first output of the switch. The output 7 of the comparator 17 is connected to the input 3 of the trigger 18, the output 5 of which is connected in parallel with the control inputs 13 of the decoder 19 and 1 of the multiplexer 20. The output 9 of the decoder 19 is connected in parallel with the control inputs 15 of the keys 21, 22. Inputs 5, 9 of the key 21 and inputs 4, 16 of the key 22 are connected in parallel with the +5 V voltage source, and the outputs 6, 8, 3, 1 are connected to the relay windings 23-26. Contacts 2 of relay 23.24 are connected in parallel with a voltage source of +27 V, and contacts 3 are the fourth and fifth outputs of the switch, respectively. Contacts 2 of the relay 25 and 26 are connected in parallel and are the first input of the switch, and contacts 3 are the second and third outputs of the switch, respectively.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Сначала включают МКС с первым блоком охлаждения. В этом случае дешифратор 19 коммутаторов блоков охлаждения сигналов с выхода 9 включает ключи 21, 22 (см. фиг.4) так, что ключ 21 подключает электрический выход первого блока охлаждения к входу 2 блока управления 13 МКС, включает обмотку реле 23 и тем самым подает управляющее напряжения 27 В на электромагнитный клапан 11, который подключает пневматический выход компрессора 8 к пневматическому входу 2 первого блока охлаждения, а ключ 22 включает обмотку реле 25 и тем самым подключает выход 1 блока управления 13 МКС к электрическому входу первого блока охлаждения (питание двигателя микроохладителя Гиффорда-Макмагона). First include the ISS with the first cooling unit. In this case, the decoder 19 of the switches of the cooling blocks of the signals from the output 9 includes keys 21, 22 (see Fig. 4) so that the key 21 connects the electrical output of the first cooling unit to the input 2 of the control unit 13 of the ISS, turns on the relay coil 23, and thereby supplies a 27 V control voltage to the electromagnetic valve 11, which connects the pneumatic output of the compressor 8 to the pneumatic input 2 of the first cooling unit, and the key 22 turns on the relay coil 25 and thereby connects the output 1 of the ISS control unit 13 to the electrical input of the first cooling unit Denia (engine power Microcoolers Gifford-McMahon).

В момент включения МКС оба блока охлаждения 5 имеют комнатную температуру, а в емкости 7 находится гелий под давлением заполнения системы. После включения компрессора 8 газ под давлением около 2,0 МПа поступает в микроохладитель и через открытый клапан 11 в микротеплообменики первого блока охлаждения. Во второй блок охлаждения газ не поступает, так как микроохладитель этого блока и клапан 12 не включены. После охлаждения газ с выхода (микроохладителя) 1 под давлением около 0,5 МПа поступает на вход 1 компрессора, а с выхода (микротеплообменников) 2 под давлением около 0,13 МПа на вход 2 компрессора. Время выхода на заданный температурный режим 4,5 К для системы магнитопрозрачным блоком охлаждения составляет 12 ч. At the moment the ISS is turned on, both cooling units 5 have room temperature, and in the vessel 7 there is helium under the filling pressure of the system. After the compressor 8 is turned on, gas under a pressure of about 2.0 MPa enters the microcooler and through the open valve 11 into the microheat exchange of the first cooling unit. No gas enters the second cooling unit, since the micro-cooler of this unit and valve 12 are not included. After cooling, the gas from the outlet (microcooler) 1 under a pressure of about 0.5 MPa enters the inlet 1 of the compressor, and from the outlet (microheat exchangers) 2 under a pressure of about 0.13 MPa to the inlet 2 of the compressor. The time to reach the specified temperature regime of 4.5 K for the system by a magnetically transparent cooling unit is 12 hours.

После выхода на рабочий температурный режим начинается накопление жидкого гелия в резервуаре 2 (см.фиг.2). Газ для ожижения поступает из емкости для газа 7. После накопления заданного объема жидкости выключают первый блок охлаждения, подключают первый антенный блок 1 через коммутатор 3 к неохлаждаемому электронному блоку 4 магнитометра и одновременно включают второй блок охлаждения. After reaching the operating temperature, the accumulation of liquid helium in the tank 2 begins (see figure 2). Gas for liquefaction comes from the gas tank 7. After the accumulation of a predetermined volume of liquid, the first cooling unit is turned off, the first antenna unit 1 is connected via a switch 3 to the uncooled electronic unit 4 of the magnetometer, and the second cooling unit is simultaneously turned on.

Для этого с помощью кнопки 17 коммутатора 14 (см.фиг.4) подают импульс на вход триггера 18, который устанавливается в состояние, противоположное исходному, и переключают дешифратор 19. Сигнал с выхода дешифратора переключает ключи 21, 22 так, что ключ 21 подключает электрический выход второго блока охлаждения к входу 2 блока управления 13 МКС, включает реле 24 и тем самым подает управляющее напряжение на электромагнитный клапан 12, который подключает пневматический выход компрессора 8 к пневматическому входу 2 второго бока охлаждения, а ключ 22 включает обмотку реле К4, которое подключает выход 1 блока управления 13 МКС к электрическому входу второго бока охлаждения (питание двигателя микроохладителя). Сигнал с выхода 5 коммутатора является сигналов переключения коммутатора 3 антенных блоков, который подключает охлажденный антенный блок к блоку 4.После этого магнитометр на сквиде готов к проведению измерений. To do this, using the button 17 of the switch 14 (see Fig. 4), a pulse is applied to the input of the trigger 18, which is set to the opposite state to the original one, and the decoder 19 is switched. The signal from the output of the decoder switches the keys 21, 22 so that the key 21 connects the electrical output of the second cooling unit to the input 2 of the ISS control unit 13, includes a relay 24 and thereby supplies a control voltage to the electromagnetic valve 12, which connects the pneumatic output of the compressor 8 to the pneumatic input 2 of the second cooling side, and the key 22 includes relay coil K4, which connects the output 1 of the 13 ISS control unit to the electrical input of the second cooling side (power supply of the micro-cooler engine). The signal from the output 5 of the switch is the switching signals of the switch 3 antenna units, which connects the cooled antenna unit to unit 4. After that, the magnetometer on the squid is ready to take measurements.

Время работы первого антенного блока определяется объемом гелия в резервуаре 2 и скоростью его испарения, которая зависит от теплопритоков в зону криостатирования. Испаряющийся гелий компрессор 8 закачивает в емкость 7. Клапан 10 автоматически поддерживает постоянным давление нагнетания в магистрали, подключенной к пневматическому выходу компрессора 8. Клапан 9 автоматически поддерживает постоянным давление всасывания в магистрали, подключенной к пневматическому входу 2 компрессора 8. В этом время включенный второй блок охлаждения аналогично выходит на режим и накапливает жидкий гелий в резервуаре 2, где размещен второй антенный блок. The operating time of the first antenna unit is determined by the volume of helium in the tank 2 and its evaporation rate, which depends on the heat influx into the cryostation zone. The evaporating helium compressor 8 is pumped into the tank 7. The valve 10 automatically keeps the discharge pressure in the line connected to the pneumatic output of the compressor 8. The valve 9 automatically keeps the suction pressure in the line connected to the pneumatic input 2 of the compressor 8. At this time, the second unit is turned on cooling similarly enters the mode and accumulates liquid helium in the tank 2, where the second antenna unit is located.

После накопления хладагента во втором блоке охлаждения и полного испарения хладагента из первого блока охлаждения для продолжения измерений магнитного поля вместо первого антенного блока к неохлаждаемому антенному блоку 4 магнитометра подключается второй антенный блок. Это происходит следующим образом. After the accumulation of refrigerant in the second cooling unit and complete evaporation of the refrigerant from the first cooling unit to continue the measurement of the magnetic field, instead of the first antenna unit, a second antenna unit is connected to the uncooled antenna unit 4 of the magnetometer. This happens as follows.

Выходное напряжение датчика температуры зоны криостатирования первого блока охлаждения через мультиплексор 20 (см.фиг.4) поступает на вход 3 компаратора 17. При повышении температуры из-за полного испарения гелия это напряжение начинает расти, что приводит к срабатыванию компаратора в момент превышения опорного напряжения на его входе 2. Датчик температуры в зоне криостатирования расположен выше охлаждаемого антенного блока, так что при повышении температуры в месте установки датчика отогрев антенного блока еще не наступает и магнитометр продолжает измерения. Выходной сигнал компаратора переключает триггер в противоположное состояние, после чего процесс переключения блоков охлаждения происходит так, как описано выше. Одновременно триггер переключает мультиплексор 20 и на вход компаратора подается выходное напряжения датчика температуры второго блока охлаждения, имеющего к этому времени полный запас жидкого гелия. Сигналом с выхода 5 коммутатора 14 (см. фиг. 2) переключается коммутатор антенных блоков 3, после чего измерения магнитного поля можно продолжать. The output voltage of the temperature sensor of the cryostat zone of the first cooling unit through the multiplexer 20 (see Fig. 4) is fed to input 3 of the comparator 17. When the temperature rises due to complete evaporation of helium, this voltage begins to rise, which causes the comparator to trip when the reference voltage is exceeded at its input 2. The temperature sensor in the cryostat zone is located above the cooled antenna unit, so that when the temperature rises at the sensor installation site, the antenna unit does not warm up yet and the magnetometer continues to measure. The output signal of the comparator switches the trigger to the opposite state, after which the process of switching the cooling units occurs as described above. At the same time, the trigger switches the multiplexer 20 and the output voltage of the temperature sensor of the second cooling unit is supplied to the input of the comparator, which by this time has a full supply of liquid helium. The signal from the output 5 of the switch 14 (see Fig. 2) switches the switch of the antenna units 3, after which the magnetic field measurements can be continued.

Процедура автоматически повторяется в течение времени, необходимого для проведения измерений. При этом объем резервуара 2 должен быть таким, чтобы выполнялось условие
t(_исп) > t(_реж) + t(_ож); где t(_исп.), t(_реж),t(_ож) время испарения хладагента, время выхода блока на рабочий температурный режим и время ожижения заданного объема хладагента соответственно.The procedure is automatically repeated for the time required for the measurements. The volume of the tank 2 must be such that the condition
t ( _isp )> t ( _dir ) + t ( _ozh ); where t ( _isp. ), t ( _dir ), t ( _ozh ) is the refrigerant evaporation time, the unit’s output time to the operating temperature mode, and the liquefaction time of a given refrigerant volume, respectively.

С целью исключения взаимных наводок блоки охлаждения необходимо разнести на некоторое расстояние друг от друга. Для этого измеряют с помощью антенного блока, криостатируемого, например, в первом блоке охлаждения, уровень наводок от работающего второго блока охлаждения. Затем разносят блоки охлаждения на такое расстояние, чтобы уровень взаимных наводок стал меньше порога чувствительности магнитометра. При этом учитывают, что в ближней зоне магнитное поле убывает пропорционально кубу расстояния до источника поля. При использовании МКС типа МСКЦ-700А-1,2/4,5 расстояние ограничено длиной гибких трубопроводов (100 м), соединяющих блоки охлаждения 5 с компрессором 8. In order to avoid mutual interference, the cooling units must be spaced a certain distance from each other. To do this, measure with the help of an antenna unit, cryostat, for example, in the first cooling unit, the level of interference from the working second cooling unit. Then the cooling units are carried so far that the level of mutual interference becomes lower than the sensitivity threshold of the magnetometer. At the same time, it is taken into account that in the near zone the magnetic field decreases in proportion to the cube of the distance to the field source. When using the ISS type MSKC-700A-1.2 / 4.5, the distance is limited by the length of the flexible pipelines (100 m) connecting the cooling units 5 to compressor 8.

Claims

1. A method of measuring geomagnetic fields, including cooling the antenna unit of the magnetometer in a cryostat and measuring the output signals of the antenna unit, characterized in that the second antenna unit is placed in the second cryostat, alternately cool the antenna units and alternately measure the output signals of one of them whose temperature is lower than the temperature transition to the superconducting state of the material from which the antenna and squid are made.

2. A device for measuring geomagnetic fields, containing a cooled antenna unit, an uncooled electronic unit and a cooling system consisting of a compressor, a control unit, a cooling unit in which the antenna unit is located, gas tanks and two automatic valves, the output of the control unit being connected to compressor electrical input, the electrical output of which is connected to the input of the control unit, the pneumatic compressor output is connected in parallel to the pneumatic input of the cooling unit and the input of the first somatic valve, the first and second pneumatic outputs of the cooling unit are connected respectively to the first and second pneumatic inputs of the compressor, and the output of the first automatic valve through a gas tank is connected to the input of the second automatic valve, the output of which is connected in parallel with the second output of the cooling unit to the second pneumatic input of the compressor , characterized in that it further introduced another antenna unit, located in an additional cooling unit, an antenna switch units, a cooling unit commutator and two electromagnetic valves, the outputs of the first and additional antenna units being connected to the first and second inputs of the antenna unit commutator, respectively, the output of the antenna unit commutator connected to the input of an uncooled electronic unit, the output of which is the output of the entire device, the second output of the unit the control is connected to the first input of the switch of cooling units, the first output of which is connected to the second input of the control unit, the second and third outputs of the switch of the block cooling are connected to the electrical inputs of the first and second cooling units, respectively, the fourth and fifth outputs of the switch of the cooling units are connected to the control inputs of the first and second electromagnetic valves, respectively, and in parallel with the control input of the second electromagnetic valve is connected to the control input of the switch of the antenna units, the electrical outputs of the first and second cooling units are connected to the second and third inputs of the switch of cooling units, respectively, pneumatic in the compressor output is connected in parallel to the first pneumatic input of the second cooling unit and to the pneumatic inputs of the first and second electromagnetic valves, the pneumatic outputs of which are connected to the second pneumatic inputs of the first and second cooling units, respectively, the pneumatic first and second outputs of the second cooling unit are connected respectively to the first and second compressor inputs.