ДАТЧИК НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ Советский патент 1973 года по МПК G01R33/02 G01R33/35 

1

Известны датчики напряженности магнитного поля для прецизионного измерения .и стабилизации сильных магнитных полей. Такие поля создаются, в частности, Сверхпроводящими соленоидами и в настоящее время все щире применяются в различных областях .науки и техники.

Известные датчики напряженности магнитного поля обладают рядом недостатков. Так, например, при измерениях методом ядерного магнитного резонанса требуется довольно большой объем поля для помещения датчика. Холловские датчики, как правило, в больщих полях имеют нелинейные зависимости от поля и нуждаются в независимой индивидуальной градуировке.

Для повышения точности измерения и степени стабилизации магнитного поля порядка 100 кЭ в предлагаемом датчике использован новый физический эффект, а именно осцилляции сопротивления монокристаллического образца металла, например бериллия (или алюминия), в больших магнитных полях, обусловленные так называемым магнитным пробоем.

На чертеже показан описываемый датчик в форме прямоугольного параллелепипеда, где Я - измеряемое (или стабилизируемое) магнитное поле, / - измерительный ток, Е - напряжение, снимаемое с датчика. Се-кристаллографическая ось образца.

Датчик представляет собой образец, вырезанный из монокристалла бериллия в базисной плоскости и находящийся в ванне из жидкого гелия или водорода. Он помещен в измеряемое (или стабилизируемое) магнитное поле Я так, что его гексагональная ось Се параллельна направлению поля, а измерительный ток / через образец перпендикулярен полю. Напряжение Е, снимаемое с датчика, пропорционально его сопротивлению и измеряется обычным потенциометром, например типа Р308.

Магнитное поле при помощи такого датчика измеряют следующим образом. В некотором, сравнительно небольшом поле Яо, осуществляется привяЗКа градуировки, далее при увеличении магнитного поля измеряется изменение фазы ф осциллирующей части сопротивления. Значение измеряемого магнитного поля Я определяют по формуле:

Н. p-j

Яа2::

где р-1/9, период осцилляции в обратном поле.

Амплитуда изменения сопротивления датчика имеет тот же порядок величины, что и его

сопротивление при комнатной температуре, а

изменение удельного сопротивления 10 ом-см. Поэтому измерения магнитного

поля таким способом относительно просты и вместе с тем весьма точны. Например, сопроTHBvTeHHe датчика в магнитном поле порядка 70 кЭ изменяется за полупериод примерно на 30% (и более). Поэтому погрешность при измерении магнитного поля с помощью датчика из монокристалла бериллия, имеющего размеры 0,4X0,4X5 мм, и потенциометра Р308 не превышает .

Для стабилизации установленного значения магнитного поля Я напряжение Е, снимаемое с датчика, компенсируется, а разностный сигнал усиливается и подается обычным образом через цепь обратной связи на регулятор силы тока через магнит. Отклонение магнитного поля от установленного значения приводит к появлению разностного сигнала Л, который через цепь обратной связи .изменяет силу тока, питающую магнит, -компенсируя возникшее отклонение.

Предмет изобретения

Датчик напряженности магнитного поля для прецизионного измерения и стабилизации сильных магнитных полей, основанного на зависимости электросопротивления от магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и степени стабилизации магнитного поля, он изготовлен из монокристаллического образца металла, например бериллия, охлал денного до температуры жидкого гелия (или водорода).