Магнитометр

 

О П И С А Н И Е (и) 5!6007

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Советских

Социалистических

Республик

:(61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.01.74 (21) 1987044/26-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.76. Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 21.06.76 (51) М. Кл.- "G 01R 33/06

Госудлрствеиный комитет

Совета Мииистров СССР ио делам иаебретеиий и открытий (53) УД1(621.317.4 (088.8) (72) Авторы изобретения

П. А. Назаров и И. В. Путято

Физико-технический институт AH Туркменской ССР (71) Заявитель (54) МАГНИТОМЕТР

Изобретение относится к магнитным измерениям и может использоваться для измерения постоянных маг нитных полей.

Известны магнитометры, содержащие датчик Холла, в которых термостатирование элемента Холла осуществляется путем непрерывного омывания его трансформаторным маслом. Температура масла поддерживается постоянной с помощью жидкостного термостата (1). 10

Одна ко такие устройства имеют большие размеры магниточувствительного органа (измерительного зонда), а это:приводит к невозможности производить измерения в малых объемах и узких зазорах. 15

Известны магнитометры с использованием шестиэлектродных элементов, с четырьмя входными и двумя выходными электродами (2). Однако в них можно уменьшить температур ную погрешность только при большом ко- 20 личестве элементов Холла.

Известны магнитометры для измерения постоянных магнитных полей, содержащие шестиэлектродный датчик Холла с двумя токовыми и четырьмя холловскими электродами, 25 регулируемый источник питания, выход которого через резистор подключен к токовым электродам датчика, два,переменных резистора, каждый из которых включен между одним из токовых и одной парой холловских элек- 30 тродов измерительной схемы и трансформатора измерительного гр акта, вторичная обмотка которого соединена с входом измерительной схемы, вторыми входами включенной параллельно резистору, расположенному в токовой цепи датчика (3).

Однако с изменением температуры окружающей среды в них изменяется резистивная составляющая остаточного напряжения, постоянная Холла и сопротивление датчика

Холла. Это приводит к температурной погрешности и снижает точность измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Это достигается тем, что предлагаемый магнитометр снабжен двумя идентичными тран форматорами, первичная обмотка каждого из которых подключена к хол IQBcKHM электродам одной из граней датчика, а вторичные включены встречно и подсоединены к входу источника питания, причем первичные обмотки трансформатора измерительного тракта включены согла сно и подключены к холловским электродам противоположных граней, расположенным в эквипотенциальных точках.

На чертеже приведена схема предлагаемого магнитометра.

Измерительный зонд 1 магнитометра состоит из датчика Холла 2. Датчик Холла 2

516007 предста вляет собой полупроводниковую пластину с двумя токовыми 3,3 и четырьмя олловскими 4,4 и 5,5 электродами. К токовым электродам 3,3 подключается регулируемый источник питания 6. Холловские элcктроды

4,4 и 5,5 образуют две цепи: цепь измерения и цепь управления.

В цепи измерения к холловским электродам 4,4 и 5,5 подключается трансформатор

7 измерительного тракта, имеющий две одинаковые первичные и одну вторичну1о обмотки.

Электроды 4,4 подключаются к одной первичной обмотке, а электроды 5,5 — ко второй. Вторичная обмотка трансформатора 7 подключается к усилителю 8 с регулируемым коэффициентом усиления, на выходе которого наход11гся измерительный прибор 9. Регулирование коэффициента уcHленн» силн гсл31 8 осуществляется блоком IO c iioiiomf сигнала, снимаемого,с шунта 11.

В цепи управления к холловским электродам

4,4 и 5,5 подключаются два идентичных трансформатора !2. Электроды 4,5подключаются к первичной обмотке одного трансформагора, а электроды 4,5 — к первичной обмот«е другого трансформатора. Вторичные обмотки трансформаторо в соединя1о гся встречно и подкл1очаются к узкополосч1ому х силителю 13, сигнал с которого поступает на блок упра3вления 14, последний г1однлн>ч11ется и Нсточнику питания 6 и Ifclfo. » i crcsf для pciiлнрования напряжения источника при изменении температуры окружающей среды.

Переменные резисторы 15 и 16 с.!óêàò для вы1равнивания потенциалов электродов 4,4 и

5,5 соответственно при отсутствии магнитного аоля.

Магнитометр работает следу1ощим образом.

При 3подключении измерительного зонда 1 к источнику питания 6 через датчик Холла 2 протекает ток управления. При отсутствии магнитного поля фиксированной температуре окружающей среды с помощью переменных резисторов 15 и 16 производится первоначал1— ное выравнивание потенциалов электродов

4,4 и 5,5 соответс пвенно, т. е. у тр аня ется суммарная резистивная составляющая остаточного напряжения датчика Холла. 11рН этом напряжение между электродами 4 и 5 становится равным напряжению между электродами 4 и 5, а так как эти электроды подключаюгся к двум идентичным трансформаторам 12, вторичные обмотки которых включены встреч1но, то Ifaпряжен11е на входе уcHлителя 13 равно нул1о. В этом случае, через измерительный зонд 1 протекает ток упра13ления 1 упр,, и Уст ан а lзливаетc51 oil P(. ;i c. l elf II H H температура датчика Холла Т3>.

Измерительный зонд 1 13НосНТс в;1агн иное поле, индукцию которого необходимо измерить. На выходных электродах 4,4 и 5,5 появляются напряжения, пропорциональные измеряемой индукции магнитного поля (э.д.с.

Холла). Эти напряжения складываются с помощью трансформатора 7, затем суммарное

Э

1О

1э

Зб

5э

65 напряжение усиливается усилителем 8 и подается на вход измерительного прибора 9.

В цепи управления при появлении э.д.с.

Холла сигнал не возникает, так как э.д.с.

Холла, возникающие,на электродах 4>4 и 5,5, равны между собой и на выходе трансформаторов 12 общее напряжение от этих э.д.с. равно нулю.

При изменении температуры окружающей среды, вследствие температурной зависимости физических параметров датчика Холла, происходит перераспределение потенциалов на электродах датчика. При этом напряжение между электродами 4 и 5 уже не равно напряжени1о между электродами 4 и 5, и на выхо le трансформаторов 12 появляется curí l;I. Эгот сигнал подается на вход усилителя

13, усил l»aeтся этим усилителем и через блок управления 14 поступает и цепь управ;iciIия регулируемого источника питания 6.

Величина и полярность выходного сигнала блока управления 14 зависит от величины и направления изменения температуры датчика

Холла or, первоначального значения 7 rf. Выходной сигнал блока управления 14 управляет регулируемым;1сточником питания 6. В результате этого ток управления датчика

Холла увеличивается или уменыпается в зависимо-;ти OT знака отклонения температуры дат1нка от первоначального значения Т,. ПроiIccc изменен1111 тока управления продолжаетя до тех пор, пока температура датчика Холла не достигает своего первоначального зна«eHHsi То.

Поскольку температура Т„датчика Холла до тигается при токе х правления, отличающемся от тока 1у„р,, то необходимо изменить коэффициент усиления усилителя 8 в сторону, противоположную изменени1о тока управления. Для этого с шунта 11, включенного в цепь управления измерительного зонда

1, снимается сигнал, пропорциональный току йправления, и подается на блок 10 регулиро13ан 3я коэффициента 3 си,ieiiHsl усн Iiireля.

c1>op if x ill llHîilpe l c 11111

Магнитометр, содержащий шестиэлектродный датчик Холла с д13 м11 токовыми и четырьмя холловскими электродами, регулируемый llcT01ник питания, гвыход которого через рс 3НсТор нодклн3чеп к токовым электро.1a i! .1ятч и еа два 11epeм ен н ых peзи стоp а, каждый нз которы.; включен между одним из

ToI.o!3I>Ix 1 о:ц1ой па роЙ хол IQBOKHx электродо13 измернтелы1ой схемы и трансформатора измерительного тракта, вторичная обмотка которого coc1lfffcilH," входом измерительной схемы, HTîðoö вход которой включен параллелы1о резистору, располохке13ному в токо зой цепи датчика, от IНЧаЮЩИйСя тЕМ, 1тО, с целью повышения точности измерения, он снабжен двумя идентичными трансформаторами, первичная обмотка каждого из которых подкгпочена к холловским электродам одной из граней датчика, а вторичные включены

51В007

Составитель Е. Измайлов

Техред 3. Тараненко Корректор И. Позняковская

Редактор Е. Караулова

Заказ 1323:18 Изд. № 1378 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская паб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 встречно и подсоединены к входу источника питания, причем первичные обмотки трансформатора измерительного тракта включены согласно и подключены к холловским электродам портивоположных .граней, ра сположенным в эквипотенциальных точках.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Г. В. Бордо и др. Магнитометр с датчиком Холла. — «Приборы и техника эксперимента», 1968, № 1.

2. Э. А. Меерович и др. Групповая работа датчиков Холла, находящихся в оптимальном режиме, — «Электричество», 1971, ¹ 4.

3, Авт. свид, № 230964, G 01 R 33 06, 1966 (прототип) .