Магнитоизмерительный преобразователь

 

О П И С А Н И Е (п)82813!

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Савв Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.01.79 (21) 2710426/:18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М.К .

G 01R 33/00

Государственный комитет (43) Опубликовано 07 .05.81. Бюллетень № 17 (53) УДК 621.317.44 (088.8) No делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.05.81 (54) МАГНИТОИЗМЕРИТЕЛЪНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для определения вектора магнитного поля.

Известен магнитоизмерительный преобразователь, состоящий из чувствительного элемента на цилиндрической тонкой магнитной пленке и измерительной обмотки, соосной с продольной осью цилиндрической пленки (1). Ось трудного намагничивания направлена по продольной оси пленки, а ось легкого намагничивания по окружности пленки. Недостатком устройства является невысокая точность измерений, ограниченная наличием гистерезиса, а также повышенная мощность потребления по цепи возбуждения.

Известен также магнитоизмерительный преобразователь, состоящий из чувствительного элемента на двух цилиндрических тонких магнитных пленках, расположенных на одной оси, на каждой из пленок расположено по измерительной обмотке и обмотке возбуждения (2). Обмотки возбуждения соединены параллельно, а измерительные— последовательно. Ось трудного намагничивания пленок направлена по окружности пленок, а ось легкого намагничивания — по продольной оси. Недостатками устройства являются невысокая точность измерений изза наличия гистерезиса показаний, повышенная мощность потребления по цепи возбуждения и сложность конструкции.

Цель изобретения — повышение точности измерений в магнитоизмерительном преобразователе.

Достигается это тем, что в преобразователе, содержащем чувствительный элемент с тонкопленочным ферромагнитным покрытием, обмотку возбуждения и измерительную, обмотка возбуждения выполнена петлевой формы и расположена на стержнях чувствительного элемента, выполненного

П-образной формы.

На чертеже изображена конструкция устройства.

Тонкопленочный магнитоизмерительный преобразователь содержит П-образный чувствительный элемент 1, выполненный из цилиндрической магнитной пленки с осью трудного намагничивания (ОТН), совпадающий с продольной осью пленки и осью легкого намагничивания (ОЛН), направленной по окружности пленки, петлевую обмотку возбуждения 2, охватывающую тонкопленочный чувствительный элемент 1, и измерительную обмотку 3, расположенную поверх обмотки возбуждения 2. При отсутствии внешних магнитных полей вектор намагниченности пленки М находится в положении, совпадающем с направлением оси

828131

55 легкого намагничивания ОЛН, расположенной по окружности цилиндрической пленки.

Устройство работает следующим образом. В обмотку возбуждения 2 подается переменный ток -4 от внешнего генератора (на чертеже не показан), при этом в обеих частях обмотки 2 создаются переменные поля возбуждения Н„равные по величие и противоположеные по знаку. Эти поля складываются с одинаковым знаком по длине чувствительного элемента 1, создавая в нем замкнутый магнитный поток возбуждения, и таким образом однородные условия перемагничивания по всей длине чувствительного элемента 1 на цилиндрической пленке, что снижает гистерезис процессов перемагничивания чувствительного элемента 1 и уровень квадратурной составляющей выходной э. д. с. магнитоизмерительного преобразователя, Поля возбуждения Н, вызывают колебания вектора намагниченности пленки М между положениями М и М перпендикулярными к положению равновесия М. Колебания вектора намагниченности М создают переменный магнитный поток, пронизывающий витки измерительной обмотки 3, что наводит в ней э.д.с. перемагничивания

1„. При появлении измеряемого поля Н„ на вектор намагниченности M действует два поля: постоянное Н„и переменное поле возбуждения — Н,. Поскольку оба поля прикладываются в одном продольном направлении пленки, то нарушается симметрия колебаний вектора М относительно положения равновесия и в спектре э. д.с. l„ аоявляются четные гармоники. Амплитуда четной гармоники — 1„ пропорциональна величине измеряемого поля Н„ а фаза зависит от его полярности. Таким образом, измеряя амплитуду и фазу четной гармоники (например, второй) на измерительной обмотке, определяем величину и направление измеряемого поля Н. При нулевом значении поля Н„ в спектре э. д. с. 1„ отсутствуют четные гармоники и выходной сигнал равен нулю (поскольку соблюдается симметрия колебаний вектора намагниченности пленки относительно его положения равновесия) .

Поскольку гистерезис процессов перемагничивания чувствительного элемента ухудшает воспроизводимость характеристики передачи магнитоизмерительного преобразователя, а квадратурная составляющая выходного сигнала и нескомпенсированная паразитная э. д. с. первой гармоники, проникающая в измерительную обмотку из цепи возбуждения, искажают показания магнито15

Зо

50 измерительного преобразователя, то снижение гистерезиса, уровня квадратурной составляющей и уровня паразитной первой гармоники цепи возбуждения приводит к повышению точности измерений.

Снижение гистерезиса процессов перемагничивания чувствительного элемента магнитоизмерительного преобразователя и снижение уровня квадратурной составляющей входного сигнала обеспечивается путем создания однородных полей возбуждения по всей длине чувствительного элемента, а также за счет того, что ось трудного намагничивания цилиндрической пленки (ось в направлении которой гистерезис процессов перемагничивания пленки имеет минимально возможное для данной пленки значение) совпадает с продольной осью пленки, т. е. с направлением действия измеряемого поля

Н„и поля возбуждения Н,.

Уменьшение уровня паразитной первой гармоники в измерительной обмотке от цепи возбуждения достигается за счет точной компенсации поля возбуждения вне объема обмотки возбуждения благодаря петлевой форме обмотки возбуждения, которая обеспечивает создание равных и противоположно направленных полей в обеих ее половинах. Чем меньше нескомпенсированное поле возбуждающей обмотки, тем ниже уровень паразитной первой гармоники в измерительной обмотке, так как измерительная обмотка расположена поверх обмотки возбуждения.

Точность компенсации поля возбуждения не зависит от точности изготовления измерительной обмотки. Это упрощает изготовление тонкопленочного магнитоизмерительного преобразователя.

Ф ор мул а изо бретения

Магнитоизмерительный преобразователь, содержащий чувствительный элемент с тонкопленочным ферромагнитным покрытием, обмотку возбуждения и измерительную, о тл и ч а ющийся тем, что, с целью повышения точности измерений, обмотка возбуждения выполнена петлевой формы и расположена на стержнях чувствительного элемента, выполненного П-образной формы, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 4007417, кл. 324/43, 1977.

2. Патент Великобритании № 1241074, кл.

G 1N, 1971.

828131

Составитель Ф. Тарнопольская

Техред А. Камышникова

Редактор E. Гончар

Корректор В. Нам

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1013/10 Изд. № 363 Тираж 749 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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