Устройство для измерения индукции переменного магнитного поля
ОП.ИСАКИЙ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ н мтоФском свидетельству
Союз Советекнк Социдлнстичеснни Рес убиин {6l) Дополнительное к авт.санд-ву (22)Заявлено 21.02.80 (21) 2885334/18 21 (53)NL. Кл. 9 01 R 33/08 с прнсоедннениею эаяв«и М Ркуавравана5 «аатвт CCCP ю ймэи нзвбфетен«1 н еткрмтвй (23)Приоритет (53) УДК621.317. .44(088.8) Опубликовано 23.10. 81. - Бюллетень 4438 Дата опубли«овання оямсання 25.10.81 М. Мирзабаев, К.Д. Потаенко, Г.М. Шишков (72) Авторы изобретения (23) Заявитель Физико - технический институт им. С. В. С АН Узбекской CCP (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДУКЦИИ ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ Изобретение относится к магиито1из1мерительной технике и может быть использовано для измерении магнитных полей. Как известно, цри использовании датчиков Холла, для измерения переменных магнитных полей, в контуре, образованном холловской цепью возникает индупированное ими напряжение. Это напряже-. ние приводит к снижению точности измерений. При питании переменным током, те частоты хонловского напряжения и напряженна, индуцированного в хоаловской цетти магнитным полем различны тт могут быть легко разделены при помощи избиI$ рательной аепи. Известно устройство, включающее допойнительные компенсационные контуры, которые редставляют собой рамки, конструктивно объединенные с датчиком. Кажзо дая иэ pQMoK расположена . Симметрично относительно линии, на которой расцоложены входные или выходные электроды. Ток питйниа датчика подводят к свобод2 ному ходному электроду и движку потенпиометра, выходное напряжение снимается аналогичным путем 1 . Однако расположение контуров вокруг датчика приводит к увеличению ширины датчика, а неизбежное пересечение контуров увеличивает толщину датчика, что не всегда приемлемо, особенно при измерениях магнитных полей в малых объемах и узких зазорах. Кроме того, необходимость симметри лого расположения рамок, вызывает трудности прецеэионного перемещения проводников и закрепления артха Известно также устройство, которое включает в себя датчик Холла и компенсаиионную петлю, об ищованную одним или несколькими витками провода размещенную в одной плоскости с датчиком Холла, аказываюпцйося таким образом под воздействием лрнложенного к датчику переменного магнитного поля f23 . Однако, вследствие неоднородности магнитного поля, напряжения иттдуттируемые 8753 45 Ul R Bi 1 8 )) — s°. 2-8 Й 8, 8 в холловской цепи датчика и в расположенной рядом компенсационной петле различны по величине и компенсация оказы ваетси недостаточно полной. Цель изобретения - повышение точнос- 5 ти измерения индукции переменных магнитных полей. Поставленная цепь достигается тем,. что в устройство для измерения индукпии переменного магнитного поля, содержащее датчик Холла, последовательно соединенные со средней точкой делителянапряжения усилитель переменного тока, выпрямитель и регистрирующий прибор, а выход делителя напряжения соединен с холловской цепью датчика Холла через первый конденсатор, дополнительно вве дены катушка индуктивности и второй конденсатор, причем катушка индуктивности подключена к токовому электроду датчика Холла, первый конденсатор включен между холловским электродом и выходом делителя, а вход делителя соединен через второй конденсатор с токовой цепью датчика. Повышение точности измерения достигается за счет, того, что площади холловс- кого и токового индукционного контура пронизываются одним и тем же магнитным потоком. Отсутствие добавочной ком30 пенсационной петли приводит к уменьшению габаритов датчика, упрощает его конструкцию и облегчает его использэвание внутри объемов криостатов. На чертеже изображена блок — схема устройства для измерения индукции переменного магнитного поля. Устройство для измерения индукции переменного магнитного поля содержит датчик 1 Холла, первый конденсатор 2, второй конденсатор 3 переменной емкости, делитель напряжения, состоящий из резистора 4 и переменного резистора 5, усилитель G переменного тока, выпрямитель 7, регистрирующий прибор 8, источник 9 питания и катушка 10 индуктивности. Устройство работает следующим образом. Токовые электроды датчика 1 Холла подключены к делителю напряжения таким образом, чтобы протекающие через вход 50 делителя, т, е. резистор 4 токи, индуцированные в холловской и в токовой цепях были направлены встречно. Первый и второй конденсаторы 2 и 3 служат для электрической развязки по постоянному току 55 холловской и токовой цепей, Для обеспечения сдвига фаз токов, протекающих через резистор 4, на 180О, один из кон19 4 денсаторов, а именно второй конденсатор 3 (чтобы сопротивление холловской цепи оставалось неизменным), делается переменной емкости. Изменяя сопротивление резистора 5 добиваются компенсации индукцированной в холловской цепи наводки. Таким образом, варьируя, при отключенном источнике 9 питания, значениями емкости конденсатора 3 и сопротивления резистора 5, добиваются минимальных показаний регистрирующего прибора 8, т. е. максимальной компенсации индуци« рованного в холловской цепи напряжения. Катушка 10 индуктивности необходима, чтобы не пропускать индуцированный в токовой цепи переменный ток через источник 9 питания, в случае применения источника питания с малым внутренним сопротивлением (генератора тока), Отметим, что протекание тока, индупированного в токовой цепи вызывает появление на холловских электродах добавочного напряжения Холла V, которое вносит погрешность в измерения. Поэтому предлагаемое устройство целесообразно использовать в тех случаях, когда добавочное напряжение Холла U было. значительно меньше напряжения, индуцируемого в холловской цепи магнитным полем Ug, т. е. чтобы выполнялось условие < . U1 uq Так как 0,1 сааб где б - площадь петли, образованной . холловскими выводами; 38 — — скорость изменения магнитной . а - ав "а индукции и Т как д где R - постоянная Холла; g - магнитная индукция; 6- толщина датчика; Я„- площадь петли, образованной токовыми выводами; 2.- полное сопротивление цепи, состоящей из сопротивления между токовыми электродами датчика, конденсатора 3 и резисторов 4 и 5, то Следовательно, условие < gZ < выполU няется при R 875319 Составитель Г. Семенова Техред М. Голинка Корректор М. Шароши Редактор Г. Волкова Подпис ное Заказ 9327/71 Тираж 735 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж- З5, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Для эпитаксиального арсенидгаллиевого датчика Хо ла с ñà = 10 мкм = 10 м, = 10 - (при и 6 ° 10 см ) -Зм 45 и при В 1 тл, величина 100см, т. е. RB условие са 1 легко выполнимо если величину х выбрать порядка нескольких десятков килоом. Отметим, что увеличивая сопротивление резистора 4, а значит и полное сопротивление 2 можно добиться выполнения условия -(- C(< для любых значений g, В и .Д . Использование предлагаемого устройства повышает точность измерения переменных магнитных полей при питании от источника постоянного тока за счет того, что плошади холловского и токового индукционного контура пронизываются одним и тем же магнитным потоком. Отсутствие добавочной компенсационной петли не вызывает увеличения габаритов датчика, что особенно важно при исследовании магнитных полей в малых объемах и узких зазорах (например, в зазорах электрических машин, магнитных головках и т. д.), упрощает его конструкцию и технологию изготовления датчика и облегчает его использование внутри объемов криостатов. Формула изобретения Устройство для измерения индукции переменного магнитного поля, содержашее датчик Холла, последовательно соединенные со средней точкой делителя напряжения усилитель переменного тока, выпрямитель и регистрирующий прибор, 5 а выход делителя напряжения соединен с холловской цепью датчика Холла через первый конденсатор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены катушка индуктивности, и второй конденсатор, причем катушка индуктивности подключена к токовому электроду датчика Холла, первый конденсатор включен между холловским электродом и вы- ходом делителя, а вход делителя соединен через второй конденсатор с токовой цепью датчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Панчишин Ю. М., Усатечо С. Г. Измерение переменных магнитных полей. Киев, "Техника", 1973, с, 78-79. 2. Афанасьев Ю. В., Студенцов Н. В., Щелкин А. П. Магнитометрические преобразователи, приборы, установки. "Энергия", Ленинградское отделение, 1972, 30 202 203
