Магнитометр для измерения малых переменных магнитных полей

 

399804

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства X

Заявлено 12«Ч11.1971 (¹ 1679284/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 03.Х.1973. Бюллетень «¹ 39

Дата опубликования описания 26.II.1974

М. Кл. G 01г 3 3/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР во делам изооретеннй и открытий

УДК 621.382.6.011.222, .61(088.8) Авторы изобретения

В. В. Панин, Л. С. Чудновский и К. К. Щегольков

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженернофизический институт

Заявитель

МАГНИТОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МАЛЫХ ПЕРЕМЕННЫХ

МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Изобретение может быть использовано для измерения переменных магнитных полей, имеющих спектр частот от единиц герц до единиц мегагерц и изменяющихся в диапазоне от 10 — до 10 э при пороге чувствительности

10- э.

Известны магнитометры для измерения малых переменных магнитных полей, содержащие датчик Холла с концентраторами, который подключен к полосовому фильтру, резонансный усилитель, последовательно соединенный с амплитудным детектором и широкополосным усилителем, и помещенный в экран генератор синусоидальных колебаний, подключенный к аттенюатору.

Однако известные магнитометры недостаточно чувствительны.

Целью изобретения является увеличение чувствительности и расширение частотного диапазона при наличии постоянных магнитных полей, а также эффективное экранирование выводов датчика Холла без искажения измеряемого поля в области расположения датчика.

Для этого в магнитометр введены сумматор, фазовращающая и резонансная цепочки, причем один вход сумматора подключен к выходу полосового фильтра, другой — через фазовращающую цепочку к генератору синусоидальных колебаний, а выход связан со входом полосового усилителя, при этом резонансная цепочка включена между аттенюатором и выполнен в виде усеченного конуса из магнитного материала с четырьмя симметрично расположенными в его теле каналами для выводов датчика.

Изобретение пояснено чертежами.

На фиг. 1 приведена функциональная блоксхема магнитометра; на фиг. 2 — схсма кон10 струкции держателя датчика Холла и концентраторов.

Магнитометр для измерения малых переменных магнитных полей содержит генератор

1 синусоидальных колебаний, помещенный в

15 экран, выход которого соединен со входами фазовращающей цепочки 2 и аттенюатора 3.

Выход аттенюатора 3 соединен со входом резонансной цепочки 4. Цепь питания датчика

Холла 5 подсоединена к выходу резонансной

20 цепочки 4, а выход датчика Холла 5 подсоединен ко входу полосового фильтра 6. Входы сумматора 7 подсоединены ко входам фазовращающей цепочки 2 и полосового фильтра

6. Выход сумматора 7 подсоединен ко входу

25 резонансного усилителя 8. Вход амплитудного детектора 9 подсоединен к выходу резонансного усилителя 8. Выход детектора 9 подсоединен ко входу широкополосного усилителя

10, выход которого является выходом магни30 тометра.

399804

15

Держатель датчика Холла 5 (фиг. 2) и ферритовых концентраторов 11 состоит из двух частей. Первая часть представляет собой усеченный конус 12, изготовленный из железа, с четырьмя симметрично расположенными в нем каналами а, б, в, г для выводов датчика Холла 5, закрепленного в зазоре концентраторов 11. Поверхность конуса

12 и стенки его каналов обмеднены. Это обеспечивает экранирование выводов датчика

Холла 5 от внешних полей и их взаимного электромагнитного влияния. Такая форма экрана позволяет уменьшить вносимые им искажения B измеряемое поле в области расположения датчика Холла 5. Крепление концентраторов 11, усиливающих напряженность магнитного поля и способствующих уменьшению влияния конического экрана на измеряемое поле, осуществляется при помощи второй части 13 держателя, имеющей цилиндрическую форму и изготовленной из диэлектрика, которая вместе с конусом 12 крепится на лице,вой панели магнитометра.

На датчик Холла 5, помещенный в зазор концентраторов 11, от генератора 1 через аттенюатор 3 и резонансную цепочку 4 подается ток питания частоты f<> 43Мгц. При воздействии на датчик Холла 5 переменного магнитного поля с верхней и нижней частотами его спектра f, и f„a датчике Холла 5 происходит амплитудно-балансная модуляция тока питания магнитным полем при отсутствии постоянной составляющей поля и пренебрежимо малом значении напряжения неэквипотенциальности.

Э. д. с. Холла на выходе датчика Холла 5 занимает область частот f o — f. fo+f, а э.д.с. индукционной наводки — f »„ f„. Напряжение с датчика Холла 5 поступает на полосовой фильтр б с полосой пропускания f. — f.; f.+f., где происходит значительное ослабление индукционной наводки. Фильтрованный сигнал поступает на сумматор 7, где происходит его суммирование с напряжением, поданным от генератора 1 через фазовращающую цепочку

2. После сумматора 7 напряжение усилива20

45 ется резонансным усилителем 8 с полосой

l CH;IHB3e54bIX частот f,— f„ f,+f„ ходит дальнейшее ослабление индукционной наводки. Далее сигнал детектируется обычным амплитудным детектором 9 и после детектирования усиливается широкополосным усилителем 10 до величины, необходимой для наблюдения его на экране осциллографа. Регулируемая фазовращающая цепочка 2 позволяет устанавливать режим работы амплитудного детектора 9, компенсируя воздействие на преобразователь постоянной составляющей магнитного поля. Аттенюатор 3 позволяет регулировать амплитуду тока питания датчика

Холла 5, т. е. чувствительность датчика.

Предмет изобретения

1. Магнитометр для измерения малых переменных магнитных полей, содержащий датчик Холла с концентраторами, который подключен к полосовому фильтру, резонансный усилитель, последовательно соединенный с амплитудным детектором и широкополосным усилителем, и помещенный в экран генератор синусоидальных колебаний, подключенный к аттенюатору, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности и расширения частотного диапазона при наличии постоянных магнитных полей, в него введены сумматор, фазовращающая и резонансная цепочки, причем один вход сумматора подключен к выходу полосового фильтра, другой — через фазовращающую цепочку к генератору синусоидальных колебаний, а выход связан со входом полосового усилителя, при этом резонансная цепочка включена между аттснюаfoром и цепью питания датчика Холла.

2. Магнитометр по п. 1, отличающийся тем, что, с целью эффективного экранирования выводов датчика без искажения измеряемого поля в области расположения датчика, экран выполнен в виде усеченного конуса из магнитного материала с четырьмя симметрично расположенными в его теле каналами для выводов датчика.

399804

Экран (сталь)

1".

Г Ук айЪедф

Э,р ан 1медь экеан меаь) Риг. 1

9 иг. Я

Составитель С, Лукинская

Техред Л. Грачева Корректор Л. Новожилова

Редактор А. Зиньковский

Заказ 220/1i Изд. № 46 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2