Магнитометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Самоа Советских

Соцналнстических

Республик (>942294 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(313 М. Кп.з (22) Заявлено 270880 (> l ) 29 80 p47/18 21 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет

G Оf R 33/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

°

Опубликовано 3рр782 Бюллетень № 28 (331 УДК 621. 317. .44(088.8) Дата опубликования описания 30.0782. ЮВ3649 (72) Авторы изобретения

A.À.Èóðàäoâ, Д.И.Чебурков и Г.К.Ягола -с М™ 13

- НИХ х

° ВЬЛ%9ТЫ"

Физико-технический институт AH Туркменской CP (71) Заявитель (54) млгнитомктр

Изобретение относится к области магнитных измерений, а более конкретно к магнитоизмерительным устройствам, использующим в качестве первичного преобразователя гальваномагнитные датчики.

Известно устройство, содержащее опорный и измерительный датчики

Холла, последовательно соединенные с нуль-индикатором, стабилизатор тока и магнитомодуляционный датчик, подключенный через усилитель, фазовый детектор и исполнительный орган к опорному датчику Холла, и источник регулируемого тока, подключенный че" реэ переменное сопротивление к одной из обмоток магнитомодуляционного датчика Г1 .

Его недостатки связаны с погрешностями из-за неидентичности параметров датчиков Холла.

Известен магнитометр, содержащий датчик Холла, стабилизатор постоянного тока, операционные усилителя, -сумматор, собранный на третьем операционном усилителе, и регистрирующий прибор Г21Однако в этом магнитометре при изменении температуры датчика возникает температурный дрейф нулевого сигнала датчика, снижающий точность измерений, датчик подвержен воздействию синфаэных помех, что также снижает точность измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерений параметров магнитного поля..

Поставленная цель достигается тем, что в магнитометре, содержащем гальваномагнитный датчик, подсоединенный через контакты переключателя к ис" точнику питания и к первому и второму усилителям, выходы которых соединены через третий усилитель с регистрирующим прИбором, первый и второй входы второго усилителя через контакты переключателя соответственно соединены с двумя соседними выводами датчика, его общий вход подсоединен через контакты переключателя с двумя другими соседними выводами датчика, а источник питания выполнен в виде двух встречно включенных генераторов тока с общей точкой, подсоединенной ° через контакты переключателя к общему входу первого операционного усилителя, а два .других полюса генераторов тока соединены соответственно

l с первым и вторым входами первого усилителя.

947794

На чертеже приведена структурная схема магнитометра.

Магнитометр содержит гальваномагнитный датчик 1, подсоединенный через контакты переключателя 2 к источнику 3 питания, и усилителю 4 с регистрирующим прибором 5, операционные усилители б и 7. У операционного усилителя б первый 8 и второй 9 входы через койтакты переключателя 2, соответственно соединены с двумя 10 соседними электродами 10 и 11 датчика 1, и .его общий вход 12 подсоединен через контакты переключателя 2

4 двумя другими соседними электродами 13 и 14 датчика 1, у операцион- 15 ного усилителя 7 первый вход 15 соединен с выходом усилителя 4, а второй вход 16 с выходом первого операционного усилителя б. Источник 3 питания выполнен,в виде двух встречно включенных генераторов 17 и 18 тока с общей точкой, соединяющей общий вход 12 операционного усилителя 6., а два других полюса генераторов 17 и 18 соединены через контакты переключателя 2 соответственно с первым и вторым входами, 8 и 9 операционного усилителя б, а два других полюса генераторов 17 и 18 соединены че рез контакты переключателя 2 соответ- З ственно с первым и вторым входами 8 и 9 операционного усилителя б.

Устройство раббтает следующим образом.

При отсутствии магнитного поля

В О на выходе операционного усилителя б выходное напряжение 086 кравно нулю, так как íà его нервом и втором входах 8 и 9 действуют равные по величине и знаку напряжения, что достигается выполнением пластины датчика 1 - 40 в виде квадрата, симметричного относительно продольной и йоперечной осей симметрии, через электроды 10 и 11>

13 и 14 которого протекают одинаковые токи 3„ = 3 от генераторов 45

17 и 18 тока, а также благодаря симметричному включению схемы при этом обеспечивается компенсация нулевого сигнала и связанного с ним временного и температурного дрейфа, которое получено в результате того, что половины пластины датчика 1 находятся в одинаковых температурных условиях. Аналогично при воздействии однородного магнитного поля выходное напряжение операционного усилителя 6 равно нулю.

При воздействии неоднородного магнитного поля ВфО, сопротивление половин пластины датчика 1 изменяются из-за проявления магниторезистивного эффекта, однако в связи с тем, что на половины пластин датчика 1 действуют магнитные поля В14В сопротивления половин пластины не рав ны между собой и на выходе усилителя б появляется выходное напряжение U8b z определяемое следующим соотношением:

r «8b < лЮ выходное напряжение операционного усилителя 7; напряжение на первом входе усилителя 7, напряжение на втором вхо-, де усилителя 7 выходное напряжение усилителя 6, несущее информацию о градиенте магнитного поля, выходное напряжение усилителя 4, несущее информацию о. величине воздействующего магнитного поля. 16 (ф а4 6)т где U> - напряжение, поступаемое с датчика на первый вход усилителя б, напряжение, поступаемое с датчика на второй вход усилителя б, 3 — - TOK протекающий через половины пластин датчика 1, Кв — начальное сопротивление половины пластины при от сутствии магнитного поля) с - подвижность носителей тока пластины датчика, размеры ширины пластин датчика, 8„ — величина магнитного поля, воздействующего на половину пластины с электродами

10 и 11, 8 — величина магнитного поля, воздействующего на другую половину пластины с электродами 13 и 14. Анализируя выражение 1 следует заметить следующее: точность и чувствительность измерений к градиенту магнитного поля возрастает с уменьшением 0 — размеров пластины, с увеличением подвижности р носителей тока пластины, с увеличением тока питания 3 пластины. Кроме этого ,следует отметить и другое, что путем коммутации переключателя 2 из положения "I" в положение "11" можно измерять градиент другой поперечной составляющей магнитного поля.

Как было отмечено выше, с выходов усилителей 4 и б напряжения поступают на вхоцы 15 и 16 операционного усилителя 7, охваченного глубокой отрицательной обратной связью. Его выходное напряжения Ц8,„описывается соотношением

947794

Формула изобретения

Составитель Г.Змиевская

Редактор Н.Гришанова Техред С. Мигунова Корректор т0.Макаренко

Заказ 5645/69 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, удается получить информацию и об относительном градиенте исследуемого магнитного поля, причем будет определен относительный градиент двух взаимно перпендикулярных .поперечных составляющих магнитно- 5 го поля . Величина повышения точности Q npu измерениях будет оцениваться степенью компенсации нулевого сигнала !

"ост H т-тост ° T ° e ° то р Ос тамб = 6 раз < )

40мкВ ост т.е. для предлагаемого магнитометра точность при измерении парамет- т5 ров (градиентов ) магнитного поля в худшем случае йовысится в 25 раз.

Магнитометр обладает большой универсальностью, т.е. он может быть использован при исследовании однород- 20 ных и неоднородных постоянных, переменных, импульсных магнитных полей в широком диапазоне измеряемых магнитных полей при температурах от 300 до 2 К. 25

Благодаря наличию переключателя и источника питания в виде двух генераторов тока при воздействии помех (наводки, паразитные связи), схема магнитометра может быть перестроена в зависимости от конкретно поставленной задачи измерения.

Магнитометр, содержащий гальваномагнитный датчик, подсоединенный через контакты переключателя к источнику питания и к первому и второму усилителям, выходы которых соединены через третий усилитель с регистрирующим прибором, о т л и ч а ю щ и йс я. тем, что, с целью повьипения точности измерений параметров магнитного поля, первый и второй входы второго усилителя через контакты переключателя соответственно соединены с двумя соседними выводами датчика, его общий вход подсоединен через контакты переключателя с двумя другими соседними выводами датчика, а источник питания выполнен в виде двух встречно включенных генераторов тока с общей точкой, подсоединенной через контакты переключателя к общему входу первого операционного усилителя, а два других полюса генератов тока соединены соответственно с первым н вторым входами первого усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 400860, кл. G От R 33/06, 1973.

2. Я айаг 4Моеыа. Коптюг.

1979, 25, 9 33, с.83-84.