Магнитометр

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1ц 478274 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 04.05.73 (21) 1914596/18 10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано г5.07.75 Бюллетень №;г 7

Дата опубликования описания g3 1р 7 (51) И. Кл.

С 011 33/06

Государстаенный комитет

Соаета Ииннстроа СССР оо делам иэооретений н открытий (Р) У@1» 621.371.

44 (088 8) П. А- 11азароа и С.Г. Мурадов (T23 Авторы изобретения

Физико-технический институт АИ Туркменской С»1- (71) Заявитель (54) NA1 HH TON ETÐ

Изобретение относится к области измерения постоянных магнитных полей с помо»цью элемег»тов Холла.

Известные устройства, основанные на использовании эффекта Холла в полупроводниках для измерения постоянного магнитного поля обладак-.т существенным недостатком: с изл.енением температуры окружающей среды изменяются резистивная составляющая остаточного напряжения, постояная Холла и 10 сопротивление элемента Холла. Это приводит к увеличению мультипликативной состав-; ляющей температурной погрешности так» х магнито метров.

Ф

l5

Наилучшил» средством снижения температурной погрешности магнитометров, основанных на элементе Холла, является термостатирование первичного преобразователя.

Вместе с тел» применение терл»остатирования, помимо усложнения конструкции прибора, почти всегда приводит к существенному увеличению габаритов магниточувствительного органа (измерительного зонда) и, та ким образом, может свести на нет одно из основных преимушеств элементов Холла— возможность производить измерения в малых объемах и узких зазорах.

Белью настоящего изобретения является устранение температурной нестабильности характеристик элемента Холла в процессе измерения, а также повышение чувствительности магнитометра йри измерении цостоянных магнитных полей

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено двумя идентичными трансформаторами, вторичные облютки которых включены между собой встречно, а первичные обмотки — согласно и связаны с выходными цепями элел»ентов Холла одна непосредственно, а другая — через делитель, и звеном регулирования, состоящил» из селективного усилителя и фазочувствительного органа, включенным между общим вьгходом элементов Холла и регулируемым источником переменного напряжения, выход которого через шунт связан с усилителел» и первичной обмоткой трехобл»оточного

jтрансформатора.

478274

Па чертеже приведена электрическая схема предлагаемого устройства.

Измерительный зонд 1 магнитометра постоянного пола состоит иэ .двух элементов Холла 2, включенных по выходным цепям встречно. Входные цепи элементов

Холла подключены к выходу регулируемого источника переменного напряжения 3 через трехобмоточный трансформатор 4. ния, состоящее из узкопопос ля 11 с больщил коэффициен и фазочувствитепьного орган ной сигнал фазочуистиительно подается в цепь управления источника переменного напря

При подклк челна измерит J

3 к источнику переменного н через элемент ы Холла проте токи управления, так как сои элементов вь:браны одинаков >ми. ого усилитеом усиления

12. Выходго органа егулируемого ения Э.

1ьного зОнда аапряжения 3 ают равные

>отиипения

При отсутствии магнитногр поля и финсировац«ой температуре окружающей сре- 50 ды с гнбл:о«>ью перемен«ого с противлении

6 производится первоначальн е выравнива> ние потенциалов точек а и б,, т. е. устраняется суммарная резистивна составляю-! щая остаточного напряжения элементов 55

Холла. В этом случае через измерите. .ь.. ный зонд 1 протекает ток уп авпения и устанавпиваетс определенупр о ная температура элементов олла Т, б

О

Па выходе одного иэ элементов Хол10 ла (наиболее чувствительного) включается делитель напряжения 5, служащий для выравнивания напряжений между точками ав и вб при внесении измерительного зонда 1 в магнитное поле. Переменное сопротивление 6 служит для выравнивания потенциалов точек а и б при отсутствии магнитного поля. К выходным цепям элемента

Холла 2 соответственно подключены два идентичных трансформатора 7, у которых первичные обмотки друг относительно друга включены согласно, а вторичныевстречно.

Выход двух соединенных трансформаторов подключается к входу измерительного при6ора 8 через усилитель измерительного тракта 9 с регулируемым коэффициентом усиления. Регулирование коэффициента усиления усилителя 9 производится в функ» ЗО

I ции от суммарного тока управления элементов Холла 2. Сигнал о величине тока управления снимается с шунта 10.

С целью регулирования тока управления в зависимости от измерения температуры окружающей среды в предлагаемом устройс me предусматриваетса зве регулирова x qnP K >J>c 8 У где К коэффициент пропорциональности;

P + Р х х

l — среднее значение постоX янного Холла элементов; — суммарный ток управлении элеупр ментов Холла;

К вЂ” коэффициент усиления усилитеус ля измерительного тракта;

 — индукциа измеряемого л>агнитного поля.

Из уравнения (1 ) следует, что условием пропорциональности выходного сигнала усилителя 9 только индукции измеряемого магнитного поля является (2) 1упр К ус = CQtl5t

Для выполнения условия (2) в цепь регулирования коэффициента усиления усипитепя 9 подводится напряжение, пропорциональное суммарному току управления элементов Холла.

Совершенно о «видно, если тем«ература элел>ентои Холла не «зб.беняетса, то «<.стоO яичные Холла «> элементов поддерживаются стаб«льными.

Если изменяется температура окружая щей среды, то вследствие тел>перату >ной зависимости физических параметрои eJleментов Холла происходит перераспределе.ние потенциалов на электродах элементов

Холла, что сопровождается появлением разности потенциалов между точками а и б. Этот сигнал попадает иа вход усипитеИзмерительный зонд 1 вносится и магнитное поле, индукцию которого необходимо измерить. На выходе каждого из элементов Холла, возникает напряжение, пропорциональное измеряемой индукции л агнитного пола. Вследствие разброса чувстви» тельностей, используемых элементов Холла в измерительном зонде 1, при наличии магнитного поля производится выравнивание потенциалов точек а и б с полющыо делителя 5.

Согласно включению выходных цепей элементов Холла 2 и обмоток трансформаторов 7 (первичные обмо-.ки — согласно, а вторичные — встречно) общее напряжение, получаемое от измерительного зонда 1, на входе измерительного прибора 8 может быть представлено выражением

478274

5 ля l l, усиливается этим усилителем и подается на один из входов фазочувстви- тельного органа 12 для, сравнения с фазой сигнала, пщ аваемого на его второй вход (поляризуы ший):с выхода регулируемого источника переаенного напряжения 3., Величина и полярность выходного сигнала

1 фазочувствительного органа определяют величину и направление изменения темпетуры элементов Холла от первоначального значения Т ° Выходной сигнал фазочувсто вительного органа управляет исто".ником переменного напряжения 3. В результате этого ток управления элементов Холла уве:личивается или уменыцается в зависимости от знака отклонения температуры эле ментов от первоначального значения. Про- цесс изменения;гока управления продолжа1 ется до тех пор, пока температура эле1 .ментов Холла не достигнет своего перво:начального значения Т . ! о

Поскольку температура Т элементов

Холла достигается при токд управления, отличном от тока 1,, то для выупр о полнения условия (2) необходимо изменить коэффициент усиления усилителя 9 в сторону, противоположную от изменения тока управдения. Для этой цели с шунта

10, включенного в цепь управления измерительного зонда 1, снимается сигнал, пропорциональный току управления, и подается в цепь регулирования коэффициен та усиления. усилителя 9.

Предмет изобретения

Магнитометр, содержаший измерительный зонд на двух элементах Холла, вклю10 ченных встречно по выходным цепям, регулируемый источник переменного напряжения, через трехобмоточный трансформатор, подключенный к входным цепям эле15 ментов Холла, усилитель и измерительный прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения он снабжен двумя идентичными трансформаторами, вторичные обмотки которых включены между собой встречно, а первичные обмотки - согласно и связаны с выходными цепями элементов

Холла одна непосредственно, а другая - через делитель, звеном регулирования, состояшим из селективного усилителя и фазочувствительного органа, включенным между обшим выходом элемента Холла и регулируемым источником переменного напряжения, выход которого через шунт связан с .усилителем и первичной обмоткой трехобмоточного трансформатора, 4 782 74

Госта В!!те.. ь pnpze (eäeää

f I Xasteeaa

Р ""р B Б1ц., к(: ща

Изд. М Щ Тараки 902 Поли".свое

Заказ gQ Щ

Ц(1ПППЦ nc дарственного ко;.:пата (.о!ета Мииигтрои (;CCP ио дела,! изобретеиий и открытий

Москва, ll3035, Раушская наб., 4

ll; .риити «Патент», Москва, Г 59, Б; рсжкоаскзя па(, 21