Способ развертки магнитного поля в спектрометрической аппаратуре и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК G01N24/10 

2. Устройство развертки магнитного поля, содержащее электромагнит с источником питания, генератор развертки и датчик магнитного поля, расположенный в рабочем зазоре электромагнита, отличающееся тем, что в него введены задающий генератор, катушки возмущения магнитного поля, схема выборки - хранения, дифференциальный усилитель, п.ере лючатель и схема коррекции, причем первый выход задающего генератора соединен с катушками возмущения магнитного поля и с генератором разверт

ки, а второй - с управляющими входами схемы выборки-хранения и переключателя, датчик магнитного поля помещен в магнитное поле катушек возмущения и подключен к входу схемы выборкихранения и первому входу дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к выходу схемы выборки-хранения, а выход - к сигнальному входу переключателя, исто ник питаний соединен с генератором развертки, первым выходом переключателя и через схему.коррекции с вторым выходом переключателя.

1, Способ развертки магнитного поля в спектрометрической аппаратуре, заключающийся в дискретном изменении величины поляризующего магнитного поля и его измерении датчиком магнитного поля, отличающий С- я тем, что с целью-повышения линейности развертки магнитного поля, дополнительно изменяют магнитное поле в месте расположения датчика магнитного поля -последовательностью калиброванных по амплитуде импульсов магнитного поля, запоминают величину импульса магнитного поля и по каждому импульсу магнитного поля, отличающегося по амплитуде от предшествующеi то импульса, изменяют поляризующее магнитное .поле на величину, равную (Л шагу дискретности его развертки. 35 00 00

1

Изобретение относится к технической физике и может быть использО вано при изготовлении радиоспектрометрической аппаратуры и других 1УС ройств, в которых используются источники поляризующего магнитного

поля.:

Известны способ и устройство развертки магнитного поля для спектрометрической аппаратуры, в которых изменение величины.поляризующего магнитного, поля осуществляется управлением, величиной тока, про.текающего в обмотках электромагнита, велчина которого контролируется на опорном сопротивлении. Возможность управления магнитным, полем базируется на наличии функциональной зависимости между током, протекающим в обмотках электромагнита, и величиной магнитного поля в рабочем зазоре 11.

Недостатком указаниях способов и устройства является невысокая стабильность магнитного поля и мелинейность его развертки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ развертки магнитного поля в спектро.метрической аппаратуре, заключающийся в дискретном изменении величины поляризующего магнитного доля и его измерении датчиком магнитного поля. Устройство для его осуществлейия содержит электромагнит с источником питания, генератор развертки и датчик магнитного поля, расположенный в рабочем зазоре электромагнита.

Величина магнитного поля в рабочем зазоре электромагнита измеряется датчиком магнитного поля, входное напряжение которого пропорционально значению магнитного поля. Задание требуемого значения магнитного поля и его развертка осуществляется от генера тора развертки путем установления

соответствия между напряжением с выхода генератора развертки и величиной сигнала с выхода датчика магнитного поля. В качестве, генератора равертки используется цифровой генератор пилообразного напряжения.

Линейность развертки в известных способе и устройстве определяется линейностью генератора развертки и температурной стабильностью переда точной характеристики датчика маг нйтного поля. Для лучших известных датчиков магнитного поля (например, датчиков Холла) значения этих пара.метров составляют соот,ветстввнно 5 16 град- , что при развертках магнитного поля в диапазоне 1000 Э соста вляет соответственно 30ЭиО,5Э град . Нелинейность цифрового генератора зависит от шага квантованид и, например, для 12-ти разрядного генератора составляет 5- t2l.

Недостатком известного устройств является нелинейность развертки магнитного поля, определяемая нелинейностью передаточной характеристи датчика магнитного поля.,

Цель изобретения - повышение линейности развертки магнитного поля.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу развертки магнитного поля в спектрометр ической аппаратуре, заключающемуся в дискретном изменении величины поляризующего магнитного поля и его измерении датчиком магнитного поля, дополнительно изменяют магнитное поле в месте расположения датчика магнитного поля последе 1ательно калиброванных по амплитуде магнитного поля, запоминают величину импульса магнитного поля и по каждому импульсу магнитного поля, отличающегося по амплитуде от предшествующего импульса, изменяют поляризуняцее магнитное поле на величину, равную шагу дискретности его развертки. -В устройство развертки ма1Нйтного поля, содержащее электромагнит с источником питания, генератор развертки и датчик магнитного поля, расположенный в рабочем зазоре элект ромагнита, введены задающий генератор, катушки возмущения магнитного поля, схема выборки-хранения, дифференциальный усилитель, переключатель и схема коррекции, причем первый выход задающего генератора, соединен с катушками возмущения магнитного поля и с генератором развертки, а второй - .с управляющими входами схемы выборки-хранения и переключателя, датчик магнитного поля помещен в магнитное поле катушек возмущения и подключен к входу схемы выборкихранения и первому входу дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к,, выходу схемы выборки-хранения, а выход - к сигнальному входу переключателя, источник питания соединен с генератором развертки первым выходом переключателя и чере схему коррекции с вторым выходом переключателя. На чертеже представлено устройств ра.звертки магнитного поля для спект рометрической аппаратуры, реализующее предлагаемйй способ. Устройство развертки магнитного поля включает электромагнит 1 с источником 2 питания, генератор 3 развертки и датчик 4 магнитного поля расположенный в рабочем зазоре элект ромагнита 1, Задающий генератор 5, катушки б возмущения магнитного поля схему 7 выборки-хранения, дифференциальный усилитель 8, переключатель 9 и схему 10 коррекции, причем первы выход задающего генератора 5 соедине с катушками б возмущения магнитного поля и с генератором 3 развертки, а второй -. с управляющими входами схе мы 7 выборки-хранения и переключателя 9, датчик 4 магнитного поля помещен в магнитном поле катушек б возмущения и подключен к входу схемы 7 выборки-хранения к первому входу дифференциального усилителя 8 второй вход которого подключен к вы ходу схемы 7 выборки-хранения, а выход - к сигнальному входу переклю чателя 9, источник 2 питания соединен с генератором 3 развертки, первнм выходом переключателя 9 и через схему 10 коррекции с вторым выходом переключателя 9. Развертка м&гнитного поля осушествляется следующим образом. J, V. Магнитное поле в рабочем зазоре создается электромагнитом 1 и измеряется датчиком 4 магнитного поля, напряжение на котором пропорционально значению магнитного поля. По импульсу с первого выхода задающего генератора 5 магнитное поле в рабочем зазоре изменяется на один шаг (равный шагу дискретности развертки) путем следующих операций. С помощью катушек б-возмущения в месте расположения датчика 4 магнитного поля формируетсякалиброванный по амплитуде возмущающий импульс магнитного поля. Генератор 3 развертки с помощью источника 2 питания изменяет величину магнитного поля в рабочем зазоре электромагнита 1 на величину, равную шагу дискретности развертки, но противоположного знака по отношению.к импульсу магнитного поля,, создаваемому катушками 6 возмущения. На выходе дифференциального усилителя 8. с помощью схемы 7 выборки-хранения, которая помнит величину магнитного поля до поступления импульса, формируется напряжение, пропорциональное разности значений в изменении магнитного поля, вызванного катушками б возмуи,зния и генератором 3 развертки. Появление сигнала ошибки связано с нелинейностью генератора 3 развертки. Переключа-тель 9 подключает выход дифференциального усилителя 8 к входу схемы 10 коррекции. Схема 10 коррекции по сигналу с выхода дифференциального усилителя 8 формирует сигнал коррекции для компенсации ошибки и таким образом корректирует нелинейность развертки за один шаг развертки. В промежутках между импульсами по сигналу с второго выхода задающего генератора-5 осуществляется стабилизация установившегося значения магнитного поля в рабочем зазоре путем следукядих операций. ,Схема 7 выборки-хранения запоминает напряжение на выходе датчика 4 магнитного поля, пропорциональное установившемуся значению магнитного поля в рабочем зазоре,, к- торое подается на второй вход дифференциального усилителя 8. Переключатель 9 подключает выход дифференциально о усилителя 8 к стабилизиру.эщему входу источника 2 питания. Дифференциальный усилитель 8, благодаря глубокой отрицательной обратной связи в цепи регулирования,, поддерживает равенство (стабилизирует) сигналов на выходах датчика 4 магнитного поля и схемы 7 выборки-хранения. Следующий импульс на первом., выходе задающего генератора 5 повторяет цикл операций, в результате чего магнитное прЛе изменяется еще на. один шаг. Периодическое повторение импульсов создает развертку магнитного поля в рабочем зазоре. Амплитуда развертки задается амплитудой и числом калиброванных возмущающих импульсов магнитного поля, а направление развертки - по лярностью возмущающих импульсов. Время развертки определяется частотой следования им- пульсов. При этом линейность развертки в отличие от известного устройства, не зависит от передаточной характеристик датчика 4 маг нитного поля и характерис .тики генератора 3 развертки. Это позво ляет существенно снизить требования к параметрам датчиков магнитного поля, используемых в спектрометрической аппаратуре для развертки и стабилизации магнитного поля. Основным параметром при выборе датчика магнитного поля, таким образом, становится только его чувствительность. Такой способ позволяет применять высокочувствительные датчики магнитного поля, например, магнитодиоды уступающие датчикам Холла по линейности передаточной . характеристики, но превосходящие их приблизительно на два порядка пС чувствитель:1Ости, в устройствах для развертки магнитного поля. Устройство, реализующее данное техническое решение, обеспечивает развертку магнитного поля в пределах 1-10000 (с линейностью ), что приблизительно на два порядка лучше, чем в известном устройстве. Развертка осуществляется от задающего генератора, который формирует импульсы длительностью 20 мкс и амплитуды 0,2 мЭ - 2 Э с регулируемой частотой следования. Относительная стабильность амплитуды импульсо в магнитного поля составляетПредлагаемые способ и устройство позволяют повысить линейность развертки магнитного поля, .Что приводит к более точному измерению свойств различных образцов, обладающих внутренней магнитной структурой.