Магнитометр

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

И3ОБРЕТЕ.Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ (iii 631827 (6Ц Дополнительное к авт. свил-ау (22) Заявлено 05.05.77(21) 2483737/18 21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

У (Я) М. Кл.

С 01 Й 33/06

Гааударатвахиьй иветат

Вавета Мхнхатрав ИР аа дальм N386P8TNN9 и аткрютхй (43) Опубликовано 05.11.78.рюллетень % 41 (S3) УДК 621.317..44 (088.8) (45) Дата опубликования описания 05,11,,78 . (72) Авторы изобретения

В. Ф. Чекурин (71) Заявитель

Львовский ордена Ленина политехнический институт (54) МАГНИТОМЕТ)

Изобретение относится к измерите иной технике, и может использоваться в магнитометрви для измереньи постоянных магнитных полей.

Известен магнитометр„содержаший из мерительный зонд с датчиком Холла и автоматичесинй pynsтор температ м Щ.

Однако термостабилиэащ8я в таком магнитомвтре возможна только тогда, кот да температура датчика Холла выше температуры сРЫ А в которой производится измерение, что приводит к снижению чувствительности датчика Холла, а следовательно к снижению точности измерений.

Известен также магнитометр, содерж4 ший измерительный зонд с датчиком Хог » ла, регулируемый источник переменного тока, регистрируюший прибор, узкополос. ный усилитель и регулятор (2(.

Однако в таком магнитометрв сигнал, снимаемый с двух выходных алектродов датчика Холла, зависит нв только от тем пературы. но и нз-за наличия эффекта магнитосопротивления - от магнитного оля, что снижает точность термостатнроS

2 ванин, а следовательно и точность измерений. Кроме того, схема данного магнитометра не устраняет погрешности, вызванной нелииейностью выходной характеристики датчика Xoana..

Gem изобретении - повышение точности измерения.

Это достигается тем, что магнитометр, содержаший иэмервтвльный зонд с датчи в; ком Холла, входные электроды которого подключены к выходу регулируемого источника постоянного тока, источник пере менного тока и регистрируюций прибор, снабжен катушкой, установленной на изме- рительном зонде и подключенной к источ ннку переменного тока, преобразователем напряжения, разделительным конденсатором и жльтром; при етом вход преобразователя напряжения через разделительный

26 конденсатор подключен к: выходным эле:ктродам датчика Холла, соединенным в свою очередь через фильтр с регистрируЮшим прибором, а выход - ко входу регу» лируемот о источника постоянного тока.

631 827

На фиг. 1 представлена функциональнаи схема даииог0 магнитометра; на фиг. 2выход.ная характеристика датчика Холла.

Магнитометр содержит измерительный . зонд 1 с датчиком 2 Холла, входные з электроды 3 и 4 которого подключены к выходу регулируемого источника 5 постоянного тока, источник 6 переменного тока, регистрирующий прибор 7, катушку

8, установленную на измерительном зонде 10

1 и подключенную к источнику 6,переменного тока, преобразователь 9 напряжения, вход которого через разделительный конденсатор 10 подключен к выходным электродам 11 и 12 датчика Холла. Злектрб- 35 ды датчика Холла соединены, в, свою очередь, через фильтр 13 с регистрирующим прибором 7. Выход преобразователя 9 подключен ко входу регулируемого источника 5 постоянного тока. 20

Работа данного магнитометра заключается в следующем.

При подключении регулируемого источника 5 постоянного тока ко входным электродам 3 и 4 датчика Холла 2, а источ- 2$ ника 6 переменного тока; являющегося стабилизированным, к катушке 8, во вход1 ной цепи датчика Холла протекает управЭ ляющий ток, и переменное магнитное поле амплитудой Ь В, создаваемое катушкой, З0 пронизывает датчик Холла. На выходных электродах 11 и 12 датчика Холла возникает переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна амплитуде переменного магнитного поля, создаваемого катушкой . Это напряжение поступает на преобразователь 9 напряжения. Здесь оно преобразуется в постоянное,, величина которого пропорциональна амплитуде переменного напрюкения.

Сигнал гс преобразователя. 9 поступает на регулируемый источник 5 постоянного тока, который изменяет ток во входной цепи датчика. Холла 2, что приводит к изменению амплитуды выходного напряже- 45 ния датчика и изменению постоянного напряжения на выходе. преобразователя и, следовательно, на входе регулируемого источника постоянного тока, Управляющий ток датчика Холла изменяется до.тех пор, пока на входе регулируемого источника постоянного тока не установится определенное значение напряжения

Я ц,-Цьт).,.3,„,-аа, где К (В,Т) - удельная чувствительность датчика . Олла, зависящая от индукции магнитного поля и от температуры;.

K - коэффициент передачи преобразователя напряжения;

J>0в- управляющий ток датчика Холла;

4В - амплитуда переменного магнитного поля, создаваемого катушкой .

При помещении измерительного зонда

1 в измеряемое магнитное поле датчик

Холла пронизывает магнитное поле с индукцией, равной сумме инцукций измеряемого магнитного поля и магнитного поля, создаваемого катушкой. На выходных weктродах 11 и 12 датчика Холла 2 возникает напряжение, содержащее переменную н i постоянную составляющие. Переменная поставляющая выходного напряжения дат чика Холла, амплитуда которой hU/2 пропорциональна амплитуде переменного мат нитного поля Ь В, создаваемого катушкой, через разделительный конденсатор поступает на преобразователь 9. Поскольку удельная чувствительность К (В,Т) датчика Холла зависит. От индукции изме; ряемого магнитного помощ, нацряжение на выходе преобрдэоцателя 9 .и иа входе регулируемого источника 5 постоянного тока отличается От первоначального значения Óo, вследствие чего изменяется управляющий ток датчика Холла, что приводит к изменению амплитуды переменной составляющей его выходного напряжения.

Управляющий ток датчика изменяется до тех пор, гока на выходе преобразователя

9, а значит и на входе регулируемого источника 5 постоянного тока не установится первоначальное значение напряжения

Up . Величина управляющего тока датчика Холла определяется значением удельной чувствительности датчика, соответст.вующим индукции измеряемого магнитно» го поля.

Из формулы (1) находим:

Мд

3 Р К(9, Р ц ь3

Таким образом, изменением управляющего тока датчика Холла 2 .достигается постоянство напряжения на выходе преобpBGoBBT9JIQ 9, а значит и постоянство &Фи плитуды переменной составляющей выходного напряжения датчика. Поскольку переменная составляющая обусловлена переменным магнитным полем постоянной амплитуды, в таком устройстве достигается ,-постоянство маг щтной чувствительности.

631827

Постоянная составляющая выходного ,напряжения датчика Холла 2, пропорциональная индукции измеряемого магнитного поля, через фильтр 13 поступает на регистрирующий прибор 7. Значение пос- Б тониной составляющей выходного напряжения датчика определяется из формулы, щь„= к ФМ >gp èçì

t0 где В„ „- индукция измеряемого магнитного поля.

Учитывая, что управляющий ток датчика Холла 2 в таком устройстве зависит от индукции измеряемого магнитного поля И (от значения удельной, чувствительности при данном значении индукции измеряемо го магнитного поля) и может определяться из формулы (2), получим:

26

Из формулы (3} следует, что выходное напряжение магнитометра линейно по индукции измеряемого магнитного поля, т.е. в таком устройстве устраняется погрешность спрямления датчика Холла.

При изменении температура изменяется также удельная чувствительность дач чика Холла, что приводит к изменению амйлитуды переменной составляющей его выходного напряжения; напряжение на выходе преобразователя 9 и на входе регулируемого источника 5 постоянного тока становится отличным от первоначального значения Чо, вследствие чего управляющий ток датчика изменяется до тех пор, пока на входе регулируемого источника постоянного тока не установится первоначапьное значение напряжения Uо . При этом магнитная чувствительность датчика

Холла также будет неизменной и при из-, менениях температуры, что и следует из формулы 1(3), так как множитель Цо/K B не завнсит от темцературы.

Таким образом, в данном магннтомет- ре изменения удельной чувствительности датчика Холла компенсируются противоположнымн по знаку изменениями его yn равляющего тока, так что магнитная чувствительность, равная произведению удельной чувствительности на силу управляющего тока, остается неизменной во всем диапазоне измеряемых магнитных полей и в диапазоне рабочих температур.

Формула изобретения

Магнитометр, содержащий измерительный зонд с датчиком Холла, входные электроды которого подключены к выходу регулируемого источника постоянного тока, источник переменного тока и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен катушкой, установленной на измерительном зонде и подключенной к источнику переменного тока, пре-, образователем напряжения, разделительным конденсатором и фильтром, прн этом вход прзобразователя напряжения через разделительный конденсатор нодключен к выходным электродам датчика Холла, соединенным в свою очередь через фильтр с регистрирующим прибором, а выход— ко входу регулируемого источника постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание. при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

% 308392, кл. Q 01 Й ЗЗ/Об, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

¹.488168, кл. Q 01 Ц 33/06, 1976.

631827

Составитель С. Лукииская

Редактор В. Федотов Текред H. Аицрейчук . Корректор Д. Мельиичеюсо

Заказ 6335/43 Тираж 1070 Подписное

0НИИПИ 9исударствеииого комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 38, Раушская наб., д. 4/8 . Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул.. Проектная, 4