Устройство для измерения градиентамагнитного поля

 

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<11813342 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 300579 (21) 2771271/18-21

® „К„з

G 01 R 33/022 с присоединением заявки М

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150381.Бюллетень ЙЯ 10

Дата опубликования описания 1 50 381 з) УДК 621 317. ,44 (088.8) A.Ø. Мехтиев, Э.A. Акопян, Т.Э. Иехтиев и Р.И. Ибрагимов (72) Авторы изобретения

Институт космических исследований природных ресурсов

АН Азербайджанской СОР (71) Заявитель

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения градиентов магнитных полей.

Известно устройство для обнаружения неоднородности магнитного поля, 5 содержащее два полупроводниковых потокочувствительных элемента, соединенных параллельно между собой и последовательно с источником питания, причем боковые контакты элементов соединены с измерительным прибором.

При нахождении одного из потокочувствительных элементов в поле, инвертированном по отношению к остальному, по возникновению выходного нап- 15 ряжения определяют наличие магнитного поля противоположного направления

f1).

Недостатком этого устройства является его нечувствительность к ма- 20 льм градиентам в области сильных маг" нитных полей из-за стремления к на-. сыщению магнитосопротивления потокочувствительных элементов °

Известно также устройство для измерения градиента магнитного поля, содержащее потокочувствительные IIQ лупроводниковые элементы и резисторы, включенные по мостовой схеме, в одну диагональ которой включен регистри- ЗО рующий прибор а в другую — источник питания. При отсутствии магнитного поля, а также в однородном поле, сопротивления обоих высокочувствит льных элементов одинаковы и показание измерительного прибора равно нулю. Корректировка нуля отсчета производится с помощью переменных резисторов При помещении полупроводниковых элементов в исследуемое магнитное поле, сопротивление последних меняется, а при наличии градиента изменения различны, что и регистрирует измерительный прибор (2).

Недостатком устройства является его нечувствительность к мальм градиентам сильных магнитных полей, обусловленная насыщением магнитосоп ротивления потокочувствительных элементов.

Цель изобретения — повьыение чувствительности устройства к малым градиентам сильных магнитных полей. . Цель достигается тем, что в устройство для измерения градиента магнитного поля, содержащее потокочувствительные полупроводниковые элементы и резисторы, включенные по мостовой схеме, в одну диагональ которой включен регистрирующий прибор, а

813342 в другую - источнйк прямоугольных импульсов, дополнительно введены диод, линия задержки и коммутатор, при этом германиевого диода, сос тавляющее 20-100 мкС, Значения соиротивленйй 1 - 4 и обратного-сопротивления диода б можзависеть только от сопротивления маг- 60 но подобрать так, что скорость спада послеинжекционной ЭДС И (t) будет ниторезисторов 1 и 2 (Я„), тогда при фиксированном значении, оиа будет экспонеициально зависеть от сопротивлений магниторезисторов 1 и 2 ° 8 случае отсутствия градиента исследуемо- б5 источник импульсного напряжения подключен к одной диагонали моста через диод в пРямом направлении, а к другой — через линию задержки и комму (атор включенные в измерительную диагональ моста последовательно с регистрирующим прибором.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство состоит иэ двух полупроводниковых элементов магнитореэисторов 1 и 2 и резисторов 3 и 4, со" единенных по мостовой схеме, импуль" сного источника 5 прямоугольных импульсов, подключенного к одной диагонали моста через диод б, включен-. ный в прямом направлении, а к другой через линию задержки 7 и коммута" тор 8, включенные последовательно с регистрирующим прибором 9 в измерительную диагональ моста.

Устройство работает следующим образом.

При прохождении импульса пррямого 25 тока от источника 5 через диод б, на последнем накапливается заряд, который рассасывается после окончания действия импульса. Величина.накопленного заряда и скорость его расса-. ЗО сывания будут зависеть от коэффициента инжекции диода б. и времени жизни инжектированных носителей. Этот накопленньтй заряд проявляется во внешней цепи как послеинжекционная ЭДС, скорость спада которой определяется рекомбинацией и утечкой носителей заряда через внешнюю цепь. В случае, если времена жизни неосновиых носителей больше постоянной времени внешней цепи, скорость спада послеинжек" 4О циониой щС опрЕделяется следующем соотношеиием О()„ () м (2 ) где U(oj - напряжение на дйоде в момент окончания импульса 45 прямого тока

CA — барьерная емкость диода, обычно равна 100-200вфу

R - аквивалентное сопротивление цепку через которое $Q происходит рассасывание зарядау

- время задержки, задаваемое линией задержки для го магнитного поля, в любой момент времени, задаваемый линией задержки

7 и коммутатором 8, сопротивления магниторезисторов 1 и 2 одинаковы и показания регистрирующего прибора 9 равно нулю. При наличии градиента магнитного поля изменения сопротивлений.магниторезисторов 1 и 2 разЬичны, что и регистрирует прибор 9.

В сильных магнитных полях магнитосопротивления стремятся к насыщению, а так как послеинжекцнонная ЭДС экспоненциально зависит от магнитосопротивления (R<) магниторезисторов 1 и 2, что незначительное изменение последнего вызывает экспоненциальный рост выходного сигнала, что дает возможность измерять малые градиенты сильных магнитных полей. Послеинжекционная ЭДС И (t) быстро растет с ростом магнитосопротивления в области где t > R С . Таким образом., сверх1 линейный рост выходного сигнала от магнитосопротивления (напряженности магнитного поля) .будет сохраняться до значений ez о порядка 10 ом. Такая сверхлинейная зависимость выходного сигнала от магнитосопротивления обеспечивает воэможность измерения малых градиентов сильных магнитных полей, При больших абсолютных значениях магнитной индукции, когда происходит значительное увеличение магнитосопротивления магниторезисторов 1 и 2, для измерения малых градиентов корректировку нуля отсчета производят уменьшением величины барЬЕрной емкости (С ) диода б и его обратного сопротивления с помощью небольшого смещения диода б в прямом направлении или его подсветкой. Для точного измеРения градиента магнитного поля необходимо, чтобы линейные размеры цотокочувствительных полупроводниковых элементов были .меньше, чем их базовое расстояние. Для существующих магниторезисторов, подбор их начального сопротивления осуществляloT Bo длине полоски при приемлимых значениях ее ширины и толщины. обычно диица пОлуПроводииковЫх полосок, используемых B магнитометрии, составляет 10-20 мм, Уменьшение длины полоски приводит к малым значениям ее начального магнитосопротивлвния и соответственно к его незначительным изменениям в магнитном поле °

Данное устройство позволяет измерить малые градиенты при малых начальных значениях сопротивления магниторезисторов иэ-за сверхлинейной зависимости выходного сигнала от магнитосопротивления в широком диапазоне значений и увеличении крутизны этой зависимости при уменьшении магнитосопротивления ° Такое преимущество позволяет уменьшить линейные размеры потокочувствительных элемен813342 .

Составитель.Е. @ нилова

ТехредН.Ковалева,:

Редактор М. Погориляк

Корректор 1 ° Решетник, Заказ 768/58

Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ государственного комитета СССР по,делам;изобретений и открытий

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

Филиал IfIIII Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тов и повысить точность измерения градиентов магнитного поля, и тем самьм, получить точное описание топографии исследуемого магнитного поля в широком интервале значений магнитной индукции.

Формула изобретения

Устройство для измерения градиента магнитного поля, содержащее потокочувствительные полупроводниковые элементы и резисторы, включенные по мостовой схеме, в одну диагональ, которой включен регистрирующий прибор, а в другую - источник прямоугольных импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения чувствительности устройства к малым градиентам сильных магнитных полей, в него дополнительно введены диод, линия задержки и коммутатор, при этом источник импульсного напряжения подключен к одной диагонали моста через диод в прямом направлении, а к другой— через линию задержки и коммутатор, включенные в измерительную диагональ моста последовательно с регистрирующим прибором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3973182, кл. 324-45, 1971, 2. Вайсс Г. Физика гальваномагнитных полупроводниковых приборов и 5 их применение. Энергия, И, 1974, с. 265-267 °