Устройство для измерения магнитных полей

 

Изобретение относится к области магнитоизмерительной техники и может быть использовано для измерения слабых импульсных(неоднородных и посто;янных магнитных полей. Цель изобретения - повышение точности измерений, достигается тем, что магниточувствительный датчик состоит из феррито вого концентратора и постоянного магнита , между которыми установлен магнитодиод. Магнитодиодный датчик содержит магнитопровод 4, конусообразный постоянный магнит 5, ферритовый концентратор 6, диэлектрическую прокладку 7, немагнитный металлический , корпус 8 с разъемом 9. Экспериментальн-о определенная погрешность измерения заявленного устройства, возникающая вследствие неоднородности измеряемого поля, составляет 1,5%. 2 ил. а S W ю 00 х|

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5114 С 01 R 33 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДДТЕПЬСТВУ л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,(21) 3884552/24-21 (22) 17,04.85 (46) 30 ° 01.87. Бюл. Р 4 (72) В.M.Êóïðèåíêî, В.Г,Розенталь, M.M.Òèøóêîâ и A.Â.Ôoìèí (53) 621, 317,44 (088. 8) (56) Иеерович Э.А. и др. Измерение токов линий высшего напряжения по их магнитным полям. — N. Электри— чество, 1980, Н 7, с.35, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛКЙ (57) Изобретение относится к области магнитоизмерительной техники и может быть использовано для измерения слабых импульсных неоднородных и постоянных магнитных полей. Цель изобретения — повышение точности измерений, достигается тем, что магниточувствительный датчик состоит из феррито вого концентратора и постоянного магнита, между которыми установлен магнитодиод. Магнитодиодный датчик содержит магнитопровод 4, конусообразный постоянный магнит 5, ферритовый концентратор 6, диэлектрическую прокладку 7, немагнитный металлический корпус 8 с разъемом 9. Экспериментально определенная погрешность измерения заявленного устройства, возникающая вследствие неоднородности измеряемого поля, составляет

1,5Х. 2 ил.

1287064

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и может быть использовано для измерения слабых импульсных и по тоянных магнитных полей. 5

Цель изобретения — повышение точности измерения слабых импульсных неоднородных полей.

Поставленная цель достигается тем, что магниточувствительный датчик состоит из ферритового концентратора и постоянного магнита, между которыми установлен магнитодиод, весь датчик помещен в немагнитный корпус.

На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — эскиз магнитодиодного датчика. 20

Устройство содержит магнитодиодный датчик 1, подключенный к.блоку питания 2, и регистрирующее устройство 3, Магнитодиодный датчик 1 содержит магнитодиод 4, конусообраз- 25 ный постоянный магнит 5, конусообразный ферритовый концентратор 6, диэлектрическую прокладку 7,отделяющую магнитодиод 4 от постоянного магнита 5, немагнитный металлический корпус 8 с разъемом 9. Магнитодиод 4 помещен в зазор между постоянным магнитом 5 и ферритовым концентратором

6. При этом, ось максимальной чувствительности магнитодиода 4 совмещена с магнитной осью постоянного магнита 5 и центральной осью ферритового концентратора 6. Для обеспечения максимального уровня подмагничивающего поля, необходимо для сме- 4g щения рабочей точки магнитодиода не линейный участок его рабочей характеристики постоянный магнит 5 выполнен в виде конуса, у вершины которого расположен магнитодиод 4. А для обеспечения максимальной концентрации измеряемого магнитного поля в области расположения магнитодиода

4, при сохранении малых размеров ферритового концентратора 6, последний выполнен также в виде конуса, обращенного вершиной к магнитодиоду 4.

Магнитодиод 4 электрически отделен от постоянного магнита 5 прокладкой из диэлектрика 7. Для защиты от помех, вызываемых электрическим полем,магнитодиод 4 вместе с магнитом 5 и ферритовым концентратором 6 помещен в немагнитный металлический корпус 8, имеющий продольную щель для исключения появления вихревых токов, возникающих при воздействии на корпус 8 магнитного поля. Корпус 8 снабжен разъемом 9, к которому подключены выводы магнитодиода 4.

Устройство работает следующим об- разом.

В результате воздействия подмагничивающего поля постоянного магнита 5 рабочая точка магнитодиода 4 из нелинейной области его характеристики смещается на линейный участок. Магнитодиодный датчик 1 записывают стабильнйм током от блока питания 2 и помещают в измеряемое магнитное поле.

Силовые линии измеряемого магнитного поля, проходя вдоль ферритового концентратора 6, концентрируются в области его усеченной вершины, где расположен магнитодиод 4. Степень концентрации определяется отношением площади основания конуса концентратора к площади его усеченной вершины.

Поэтому при заданной степени концен трации размеры основания конуса концентрации 6 определяются размерами его усеченной вершины. В частности,. в предлагаемом устройстве диаметр усеченной вершины концентратора 6 равен максимальному размеру магнитодиода 4 (1 мм). Степень концентрации задана равной пяти и, таким образом, исходя из соотношения площадей, диаметр основания концентраторов 6 равен 2,5—

3 мм. Для сохранения заданной степени

1 концентрации высота усеченного конусообразного концентратора 6 выбрана равной диаметру его основания.Размеры постоянного магнита 5 достаточно сделать равными размерам ферритового концентратора 6. Это определяется как малой величиной зазора между магнитом 5 и магнитодиодом 4,так и наличием ферритового концентратора 6, концентрирующего в области расположения магнитодиода 4 не только измеряемое, но и подмагничивающее поле постоянного магнита 5. Так как размеры цилиндрического корпуса

8 целиком определяются суммарными размерами его содержимого, т.е. в основном ферритового концентратора

6 и постоянного магнита 5, которые, в свою очередь, определяются разме-.

1рами магнитодиода 4, то эти размеры являются в предлагаемом устройстве ,достаточно малыми и составляют: вы1287064 сота цилиндра 9,5 мм, диаметр основания 5 мм.

При воздействии на магнитодиод 4 измеряемого магнитного поля величина его омического сопротивления изменяется пропорционально воздействующему полю. Величина падения напряжения на магнитодиоде 4 пропорциональна его омическому сопротивлению, а следовательно, и измеряемому магнитному полю, регистрируется устройством 3 .

Использование магнитодиодного датчика позволяет получить чувстви-, тельность устройства 220 В/Т. Порог чувствительности устройства определяется нестабильностью нулевого сигнала и шумами, вызываемыми наличием ферритового концентратора, и

-6 составляет 1 10 Т.

Погрешность измерения магнитного поля с помощью предлагаемого устройства определяется следующим образом.

Сигнал от измеряемого магнитного поля определяется по формуле

U — Тст hR8 где I — величина стабилизированност го тока аКв — изменение сопротивления магнитодиода при воздействии измеряемого поля.

Отклонение I, îò номинального значения (нестабильность питающего тока) составляет 8 = 0 5Х. Кроме то-" го, имеется случайное изменение сопротивления магнитодиода вследствие тепловых и иных шумов (aR, ). Отноше,ние h,R j6RО зависит от величины ьК

hl

,т.е. от величины измеряемого поля, и принимается для указанного диапазона индукции в среднем равным Вя =1X.

Таким образом, погрешность сигнала определяется как погрешность произведения

5 и составляет

3 = 0,5X + 17 = 1,57.

Определение погрешности измерения, возникающей вследствие неоднородности измеряемого поля, представляет сложную задачу, разрешаемую в каялом конкретном случае с учетом степени неоднородности и пространственной конфигурации измеряемого магнитного поля. Экспериментально определенная погрешность измерения предлагаемого устройства, возникающая .вследствие неоднородности измерямого поля, составляла „= 1,5Х.

20 ,Формула изобретения

Устройство для измерения магнитных полей, содержащее полупроводниковый чувствительный элемент и расположенный соосно. с ним ферритовый концентратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения слабых импульсных неоднородных полей, ферритовый концентратор выполнен в виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием к полупроводниковому чувствительному элементу, с другой стороны которого симметрично ферритовому концентратору расположен постоянный магнит, выполненный аналогично в виде усеченно

ro конуса, причем в качестве полупроводникового чувствительного элемента использован магнитодиод, ось максимальной чувствительности которого совмещена с осью симметрии обоих усеченных конусов, между магнитодиодом и постоянным магнитом установлена диэлектрическая прокладка, полупроводниковый чувствительный элемент ,Вместе с ферритовым концентратором и постоянным магнитом помещен в немагнитный металлический корпус.

1 287 064

Составитель А.Дивеев

Редактор И.Сегляник Техред Л.Сердюкова Корректор A.Òÿñêo

Заказ 7712/48 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4