Способ измерения напряженности магнитного поля

 

Союэ Советскии

Сащмалистическик т еспублик

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<о789952 (61) Дополнительное к авт. свид-ey— (22) Заявлено 13.09. 78 (21) 2677284/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 23.12.80. Бюллетеиь ¹ 47

Дата опубликования описания 261280 (53)М. Кл.з

G R 33/06

G 01 R 33/02 государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621 ° 317.44 (088. 8) (72) Автор изобретения

А.A.Ìóðàäoâ (71 ) 3a яв и тель

Физико-технический институт AH Туркменской ССР напряжение магниточувствительного четырехполюсника до получения нулевого коэффициента передачи в одном направлении и измеряют коэффициент передачи в другом направлении, по которому судят о величине напряженности 2).

Недостатком известного способа является температурный и временной дрейф остаточного напряжения, что снижает точность и чувствительность измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Для достижения указанной цели в известном способе измерения напряженности магнитного поля, включающем воздействие на остаточное напряжение гальваномагнитного датчика, сдвигают частоту остаточного напряжения путем его фаэовой модуляции с частотой, отличной от частоты управляющего тока, а величину. напряженности определяют по составляющей выходного сигнала с частотой управляющего тока.

Кроме того, фазовую модуляцию остаточного напряжения осуществляют изменением величины компенсирующегс его сопротивления.

Изобретение относится к магнитоизмерительным устройствам, использующим в качестве первичного преобразователя гальваномагнитные датчики.

Известен способ измерения магнитного поля магниторезистивным датчиком с дополнительными электродами, шунтирующими поле Холла, в котором дополнительные электроды попеременно подключаются к различным нагрузкам, 10 а величину магнитного поля определяют по амплитуде огибающей падения напряжения на токовых электродах датчи ка 1) .

Недостатком известного способа i15 является то, что при воздействии магнитного поля сопротивление магниторезистивного датчика зависит от величины электрического поля Холла, которое для получения значительного 20 изменения кратности магнитосопротивления необходимо полностью шунтировать,в известном же способе используют именно зависимость эффекта магнитосопротивления от электрического поля Хол-25 ла, что существенно снижает точность и чувствительность измерений.

Известен другой способ измерения напряженности магнитного поля, в котором воздействуют на остаточное . 3Q (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

789952

Оэьх =-"о т (4) н () ь>х "х "ост-сиВ Рon {") где, U — выходное напряжение датЭЫХ чика;

U — холловская ЭДС;

К

U — остаточное напря>кение, возникающее в датчике ост иэ-за асимметричности расположения холловских выводов датчика, определяющие величину нескомпенсированного остатка нулевого сигнала;

R — постоянная Холла; и

С вЂ” .толщина полупроводниковой пластины;

8 — измеряемое магнитное поле,,> — управляющий ток датчика, 1 протекающий между токовыми выводами датчика, R — остаточное сопротивление ост (сопротивление небаланса) возникающее иэ-эа асим-. метричности расположения холловских выводов датчика.

Выражение 1 представляет собой алгебраическую сумму двух составляющих, одна из которых является полезной, -несущей информацию об измеряеъы> х (ост ® Ь

65 "сов(а- >)t,i ч остсо9(а>+а.), (Ь) На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 вЂ,схематически изображен сдвиг частоты остаточ,ного напряжения.

Устройство содержит датчик Холла

1, имеющий токовые выводы 2 и 3, . соединенные с генератором переменного тока 4 с частотой щ, и холловские выводы 5 и б. Между выводом 5 и одним из токовых выводов 2 включено компенсирующее сопротивление 7, которое управляется генератором 8 модуляции через контакт 9. К холловским выводам 5 и б подсоединен фазочувствительный избирательный тракт 10 и регистрирующий прибор 11.

Устройство работает следующим образом.

Датчик Холла 1 поочередно разбалансируется за счет изменения величины компенсирующего сопротивления

7, значения которой подобраны таким образом, что в одном такте .К„=й а К„, а в другом такте В = R „- ьй„, Изменение осуществляется контактом 9, управляемым генератором 8 модуляции, в результате этого составляющая модулируется по фазе с частотой Й, вследствие этого ее частота сдвигается и спектр разносится от частоты и> с холловской ЭДС.

Эта составляющая отФильтровывается, усиливается и измеряется фаэочувствительным избирательным трактом

10 и регистрирующим прибором 11.

Выходное напряжение датчика Холла описывается выражением; моМ магнитном поле, а другая - по= бочной, которая предстваляет собой аддитивную погрешность датчика.

Исходя из вышеизложенного, представим выходной сигнал датчика

Холла U,„ при отсутствии магнит.ного поля в виде, U

5b)x о ост " ост ° - (2)

При этом из мостовой эквивалентной схемы замещения датчика следует, )О что U является мерой определения йебаланса моста,т.е. д„, (3) где. 0 — остаточное напряжение датчика; управляющий ток через датчик, R — сопротивление между токовыми выводами датчика, R Ä вЂ” сопротивление, коммутирующее остаточное напряжение датчика.

Из анализа выражения (3) следует, что если изменить величину сопротивФ ления R х на одинаковые приращения

+ дR то с учетом прямого и обратного раэбаланса эквивалентной схемы на его выходе появляется выходное напряжение Uàûê, определяемое

ЗО выражением

Вых <> т. е. изменяется (модулируется ) фаза с О на Ei если упомянутое действие над датчиком повторять периодически с частотой Я. (фиг.1), то выходное напряжение — U b, датчика можно представить как периодическую несинусоидальную функцию, которая

40.описывается рядом Фурье, в виде:

ВЫХ „„ oCT "" „ Э1па4., () Для отражения сущности способа достаточно ограничиться первой гармоникой n=1 модулирующей частоты 9.50

В связи с тем, что при воздействии измеряемого магнитного поля выходное напряжение датчика описывается выражением (1), и в силу того, что полезная составляющая, несущая информацию об измеряемом магнитном поле В, и побочная составляющая — 0 {нескомпенсированный остаток), ойределяющая величину нулевого сигнала датчика, аддитивны

60 по отношению друг к другу, выражение (1) можно представить как;

789952

Формула изобретения г — — — -«» )

0 Я»д-Я»»» И+Я фюзи

Ф»»с.1

Составитель В. Новожилов

Рецактор A,Ìàêîâñêàÿ Техред Н.Граб Корректор В.Бутяга

Заказ 9036/48 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП"Патент", r.Óæãîðîä»óë.Ïðîåêòíàÿ,4 где(3 - управляющий ток через датчик

8 - измеряемое магнитное поле, R - постоянная Холла

II

С -. толщина полупроводниковой пластины датчика;

Ю -, частота управляющего тока, R — сопротивление небаланса датчика, возникающее изза асимметричности датчика, — частота модуляции остаточного напряжения.

Иэ выражения (б) следует, что полезная составляющая U выходного напряжения датчика, несущая информацию об измеряемом магнитном поле, имеет частоту, отличную от частоты

0 с, определяющей нулевой сигнал датчика, вследствие чего не представляет собой трудности выделить полез,ную составляющую, например, при помощи избирательного усилителя, настроенного на частоту (в .Способ измерения напряженности магнитного поля, включающий воздействие на остаточное напряжение гальва.номагнитного датчика, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыаения точности, сдвигают частоту остаточного напряжения путем его фазовой модуляции с частотой, отличной от частоты управляющего тока, велМчнну напряженности определяют по составляющей выходного сигнала с част этой управляющего тока.

2.Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что фаэовую модуля15 цию остаточного напряжения осуществляют изменением величины компенсирующего его сопротивления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

20 1.Авторское свидетельство СССР

»» 337741, кл. G 01 R 33/02.

2.Авторское свидетельство СССР у» 558233, кл. G 01 R 33/02.