Устройство для измерения магнитных полей
Союз Советских
Соцналнстнческнх
Республик
<щ 7522ОВ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 21 778 (21) 2647152/18-21 с присоединеиием заявки Но (23) Приоритет
Опубликовано 300780. Б1оллетень Ио 28
Дата опубликовани я описания 3007.80 (51)М. Кл.
G 01 R 33/06
Государственный комитет
СССР ло лелам иаобретеиий и открытий (53) УДЫ 621. 317..445(088.8) (72) Автор изобретения
Е.П. Фоменко
Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В.В. Куйбышева (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ
ПОЛЕЙ
Изобретение относится к магнитометрии и может быть использовано для прецизионного измерения слабых магнитных полей в широком диапазоне частот. 5
Известны устройства для измерения магнитных полей, содержащие один или ,несколько (по числу каналов измерения) датчиков Холла и питающий их генератор стабилизированного тока, а также аналогичное количество операционных усилителей с дифференциальны-. ми входами, имеющих цепи регулировки усиления и баланса и подключенных, каждый .к выходу соответствующего 15 датчика, образуя с ним тем самым измерительный канал Pj .
Однако из-за значительной величины соотношения сигнал-шум они мало- 20 пригодны для регистрации слабых магнитных полей.
Известен также измеритель магнитных полей, использующий для лучшего соотношения сигнал-шум принцип накоп- 5 ления сигнала и содержащий датчйк
Холла, генератор его питания и накопитель (2) . При этом роль последнего в таком устройстве играют перемножитель (выходного сигнала датчика на 30 сигнал генератора питания) и подключаемый к его выходу интегратор.
Однако в данном устройстве одновременно с накоплением сигнала происходит по меньшей мере удвоение содержащейся в нем ошибки из-эа нестабильности выходного напряжения генератора питания. В итоге из-за преобразования флуктуаций генератора в погрешность сигнала датчика на выходе интегратора имеется значительная систематическая погрешность с квадратичной зависимостью от амплитудной флуктуации сигнала генератора питания.
Это существенно ограничивает чувствительность и точность измерения магнитных полей.
Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерений.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения магнитных полей, содержащее датчик
Холла, токовые электроды которого связаны с выходом генератора питания, и интегратор, снабжено делительным блоком, вход делителя которого свя" зан с выходом генератора, вход делимого — с холловскими электродами, а . выход подключен ко входу интегратора.. М ""ф," @ фВ.-..
752208
Формула изобретения
Составитель М. Клыков
Редактор С- Тимохина Техред М.Кузьма Корректор Н. Григорук
Заказ 4736/3 Тираж 1019 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
На чертеже приведена функциональная схема предложенного устройства.
Устройство содержит датчик 1 Холла, холловские электроды 2 которого связаны со входом делителя 3 блока, а токовые электроды 4 — с выходом генератора 5 питания и со входом
5 делителя 3 блока, выход которого подключен ко входу интегратора б.
Устройство работает следующим образом.
В процессе работы датчика Холла величина контролируемого магнитного поля перемножается датчиком (первая операция над сигналом) с сигналом питания от генератора 5, формируя выходной сигнал на холловских электро- IS дах 2. В процессе этого амплитуда выходного сигнала датчика претерпевает искажения, прямо пропорциональные флуктуациям амплитуды сигнала генератора 5. Во второй операции (опера- 2{) ции деления). флуктуации генератора
5 фигурируют в обратной степени по отношению к аналогичным флуктуациям на выходе датчика 1, благодаря чему прямо пропорционально участвующие в этой второй операции одинаковые значения в числителе и в знаменателе, равные текущему значению флуктуации выходного сигнала генератора, взаимно уничтожаются, т.е. флуктуации генератора уже никак не проявляются в выходном сигнале блока 3 (тогда как в.выходном сигнале перемножителя в известном устройстве они проявлялись в квадратичном размере).
В то же время в осуществляемой здесь операции деления сигнала датчика 1 на сигнал генератора 5 сохраняются такие же соотношения и роль знаков текущих значений этих сигналов, как и при операции умножения в известном 4О устройстве, что по тому же принципу обеспечивает отделение полезного сигнала (т.е. слабого по отношению к шумам сигнала с холловских электродов 2, имеющего частоту генератора
5 и модулированного временной функцией контролируемого поля) от зате"някнаих его шумов в сигнале датчика
1 — накоплением с помощью интеграто- ра 6 пульсирующей в одну сторону относительно нуля составляющей сигнала блока 3 (она имеет удвоенную частоту генератора 5).
В итоге, выходной сигнал интегратора б представляет собой непосредственно временную функцию контролируемого поля, как и в известном устройстве, но,в отличие от последнего к данному выходу здесь не примешивается сильный максирующий сигнал от однонаправленного двойного взаимодействия флуктуаций . генератора с постоянной составляющей поля. Эти два взаимодействия здесь равнонаправленны, благодаря чему они взаимно уничтожаются.
Таким образом, предложенное устройство по сравнению с известным обеспечивает большую чувствительность и точность измерений при одновременном упрощении генератора питания датчика.
Устройство для измерения магнитных полей, содержащее датчик Холла, токовые электроды которого связаны с выходом генератора питания, и интегратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, оно снабжено делительным блоком, вход делителя которого связан с выходом генератора, вход делимого — с холловскими электродами, а выход подключен ко входу интегратора.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9463934, С 01 R 33/06, 1975.
2. Мизюк 3I.Я. Входные преобразователи для измерения напряженности низкочастотных магнитных полей. Киев, "Наукова думка", 1964, с. 8 (прототип).
