Е.В. Каршаков, А.К. Волковицкий

ФГБУН «Институт проблем управления имени В.А. Трапезникова Российской академии наук» (ИПУ РАН), Москва, Россия;
karshakov@ipu.ru

«Альманах современной метрологии» № 1 (41) 2025, стр. 119–129

УДК 550.380.87

Аннотация. Большинство известных квантовых магнитометров 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. В данной работе описываются два алгоритма получения измерений частоты. Один усредняет периоды за один отсчёт времени, другой усредняет частоту на том же временном интервале. Показано, что оценка ча­стоты может работать лучше, чем оценка периода. Приводятся ограничения для работы описанных алгоритмов в зависимости от характеристик оборудования. Также описывается, как использовать решение спутниковой навигационной си­стемы в качестве эталона времени для обеспечения точности оценки частоты.

Ключевые слова: измерение частоты, ларморовская прецессия, магнитометр с оптической накачкой, протонный магнитометр.

Цитируемая литература

1. Telford W.M., Geldart L.P., Sheriff R.E. Applied Geophysics. — 2nd ed. — New York: Cambridge University Press, 2004. — 760 p.

2. Feng Y., Zheng Y., Chen L., Qu X., Fang G. Method of eliminating helicopter vibra­tion interference magnetic field with a pair of magnetometers // Applied Scien­ces. — 2022. — V. 12. — № 4. — 2065. — DOI: 10.3390/app12042065.

3. Мойланен Е.В. Современные методы аэроэлектроразведки // Физика Земли. — 2022. — № 5. — С. 171–180. — DOI: 10.31857/S0002333722050210.

4. Логачев А.А. Опыт магнитной съёмки с самолёта // Разведка недр. — 1936. — № 17. — С. 40–41.

5. Dong H., Hu S., Ge J., Liu H., Luo W., Yuan Z., Zhu J., Zhang H. A high-precision and fast-sampling frequency measurement method based on FPGA carry chain for air­borne optically pumped cesium magnetometer // Review of Scientific Instruments. — V. 89. — № 7. — 075001. — DOI: 10.1063/1.5036822.

6. Vershovskiῐ A.K., Pazgalev A.S. Optically pumped quantum M_x magnetometers: digi­tal measurement of the M_x resonance frequency in a rapidly varying field // Tech­­nical Phy­­sics. — — V. 51. — № 7. — P. 924–928. — DOI: 10.1134/S1063784206070188.

7. Fairhead J.D., Cooper G.R.J., Sander S. Advances in airborne gravity and magnetics // Proceedings of Exploration 17: Sixth Decennial International Conference on Mineral Exploration. — Toronto, Canada, 2017. — P. 113–127.

8. Canciani A.J. Magnetic navigation on an F-16 aircraft using online calibration // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. — 2022. — V. 58. — № 1. — P. 420–434. — DOI: 10.1109/TAES.2021.3101567.

9. Scintrex CS-3 high sensitivity Cs magnetometer sensor. — URL: https://www.scin-com/product/cs-3-high-resolution-cesium-magnetometer-copy (дата обращения: 27.11.2024).

10. Магнитометрический датчик ДМ. — URL: https://radar-mms.com/product/mag-nitometricheskie-sistemy/kvantovyy-geofizicheskiy-magnitometr/ (дата обращения: 27.11.2024).

11. Hu S., Dong H., Ge J., Luo W. A high-speed, continuous and no-intermittent fre­quency measurement algorithm for cesium optically pumped magnetometer // First Inter­national Conference on Electronics Instrumentation & Information Systems (EIIS). — Harbin, China, 2017. — P. 1–5. — DOI: 10.1109/EIIS.2017.8298585.

12. Karshakov E., Volkovitsky A. Optimization of frequency measurements for quantum magnetometers // IEEE Sensors Journal. — 2024. — V. 24. — № 15. — P. 23694–23702. — DOI: 10.1109/JSEN.2024.3414318.

13. Schmitt O.H. A thermionic trigger // Journal of Scientific Instruments. — 1938. — V. 15. — № 1. — P. 24–26. — DOI: 10.1088/0950-7671/15/1/305.

14. Hamming R.W. Digital Filters. — 3rd ed. — Mineola, New York: Dover Publi­ca­tions, 1998. — 284 p.

15. Simon D. Optimal state estimation: Kalman, H_∞, and nonlinear approaches. — Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2006. — 552 p.

16. Grewal M.S., Weill L.R., Andrews A.P. Global positioning systems, inertial navigation, and integration. –– New York: John Wiley & Sons, 2001. — 549 p.

17. Pardo-Zamora O.N., Romero-Troncoso R.d.J., Millan-Almaraz J.R., Morinigo-Sote­lo D., Osornio-Rios R.A., Antonino-Daviu J.A. Power quality disturbance tracking based on a proprietary FPGA sensor with GPS synchronization // Sensors. — 2021. — 21. — № 11. — P. 3910.

Статья поступила в редакцию: 02.12.2024 г.
Статья прошла рецензирование: 29.11.2024 г.
Статья принята в работу: 09.01.2025 г.

Полные тексты статей доступны в печатных номерах журнала по подписке и при покупке отдельных номеров у издателя.
Также полные тексты статей размещаются в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.

Предыдущая статья ……. Содержание ……. Следующая статья