15.5. Примеры применения синхронных детекторов

Синхронные детекторы находят широкое применение для восстановления резонансных кривых регулирования температуры в криостате, для измерения сопротивлений, взаимной индуктивности, реальной и мнимой частей проницаемости, для восстановления кривых электронного парамагнитного резонанса, для автоматического контроля частоты отражательного клистрона и для измерения микроперемещений.

В Центре ядерных исследований в Гренобле разработано большое число функциональных элементов, позволяющих использовать синхронное детектирование в самых разнообразных применениях. В качестве примера мы рассмотрим принципы восстановления резонансных кривых, регулирования температуры и стабилизации частоты отражательного клистрона.

Рис. 15.6. (см. скан)

Восстановление резонансных кривых.

Резонатор сверхвысокочастотных колебаний содержит парамагнетик. Он помещен в поле электромагнита, которое медленно растет и модулирует

опорный сигнал. При определенном значении поля в исследуемом образце наблюдается резонанс. Это изменяет коэффициент отражения резонатора. Наблюдается производная резонансной кривой (рис. 15.6).

Регулирование температуры криостата.

Измерение осуществляется с помощью угольного резистора, сопротивление которого как функция температуры подчиняется закону

Затем выполняется сравнение с эталонным резистором (рис. 15.7).

Рис. 16.7.

Для проведения точных измерений и поддержания очень низких температур внутри криостата необходимо предельно уменьшить мощность, рассеиваемую на резисторе, сопротивление которого измеряется. Для этого применяется компенсационный метод при очень низком уровне возбуждения. Напряжение к резистору и эталонному резистору подается в противофазе. Разность усиливается за счет синхронного детектирования. В остальном схема регулировки является классической.

Этот метод позволил получить стабильность 10-5 град в течение при 7,2 К во время измерения сопротивления перехода в свинце (имеется в виду переход из сверхпроводящего состояния в нормальное, которое происходит в свинце очень резко). Закон изменения позволяет надеяться на стабильность при 4 К.

Стабилизация частоты отражательного клистрона.

Известно, что частота колебаний клистрона зависит от напряжения на его отражателе (рис. 15.8). Частоту можно стабилизировать на уровне воздействуя на напряжение отражателя. Для определения значения используют эталонный резонатор, представляющий собой полость. В настроенном состоянии импеданс резонатора действителен, а величина отражаемой мощности проходит через минимум (рис. 15.9). Если модулируют напряжение отражателя, изменяя (напряжение на отражателе), на выходе синхронного детектора получают (рис, 15.10) — производную

Рис. 15.8. (см. скан)

Рис. 15.9. (см. скан)

Рис. 15.10. (см. скан)

Рис. 15.11. (см. скан)

резонансной кривой. В окрестностях наклон довольно велик. Выходное напряжение синхронного детектора воздействует непосредственно на напряжение отражателя. Такая петля обратной связи (рис. 15.11) позволяет достичь стабилизации порядка на частоте Предел обусловлен температурной стабильностью резонатора.