Магнитометр Советский патент 1975 года по МПК G01R33/07 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть .иопользовадо в м.агнито.метрии для измерения иостоянных магнитных полей.

Известен магнитометр, содержащий измерительный зонд с датчикоМ Холла, -балансировочные резисторы, источник переменного напряжения, усилитель и регистрирующий прибор. Однако Б известном ма гнитометре вследствие темнературното и врвменнаго дрейфа паразитной резистивной составляющей остаточного напряжения возможен уход нуля, что нарушает точность.

Цель изобретения - повышение точности магнитометра.

Предлагаемый магнитометр в отличие от известного снабжен последовательно соединенными узкополосньгм усилителем, блоком управления и регулируемым источником напряжения, .выход которого подключен к входным электрода датчика Холла, а вход узкополосного усилителя - к соответствующим выходным электродам датчика Холла. Датчик Холла может быть выполнен с пятью электродами: двумя входными, ;раоположениыми на торцах пластины, и Тгремя -выходными, расположепными в середине пластины на ее боковых гранях, благодаря чему могут быть уменьшены размеры измерительного зонда.

Электрическая схема магнитометра изображена на чертеже.

Магнитометр содержит измерительный зонд 1 с датчиком Холла 2, -представляющим

собой полупроводниковую пластину с двумя входными 3 и тремя выходными 4 и 5 электродами. Входные электроды датчика Холла расположены на торцах пластины, а выходные электроды - .в середине пластины на ее

боковых гранях. К входным электродам подключается регулируемый источник 6 переменного на-нряжения. Выходные электроды 4 подключаются к входу регистрирующего прибора 7 через усилитель 8 с регулируемым коэффициентом усиления. Регулирование коэффициента усиления усилителя 8 производится при номощи цепи 9 обратной связи, коэффициент обратной связи которой изменяется при помощи сигнала, снимаемого с шунта 10.

Для выравнивания потенциалов электродов 4 при отсутствии 1магнитного поля иснользуется ба.лансировочный резистор 11, для выравнивания иотепциалов электродов 4 и 5 -балансировочный «резистор 12.

С целью регулирования тока управления в зависимости от температуры окружающей среды, в предлагаемом магнитометре -предусматривается звено регулирован 1я, -состоящее из узкополосного усилителя 13 с болыпим коэффициентом усиления и блока управления

14, выходной сигнал с которо-го подается в день управлення регулируемого источннка 6 переменного напряжения. Прн подключении измернтельного зонда к источнику переменного напряжения через датчик Холла протекает ток управлення.

При отсутствии магнитного поля и фиксироваяной температуре окружающей среды при помощи балансир0 вочных резисторов 11 н 12 .производится первоначальное выравниванне нотенциалов электродов 4 и 5. Через измерительный зонд протекает тоК управления /упр.о и устанавливается определенная температура Го датчика Холла.

Измерительный зояд вносится в :ма1гнитное поле, индукцию которого необходимо измерить. На выходных электродах 4 датчика Холла появляется напряжение, пропорциональное измеряемой индукции магнитного поля, которое усиливается и подается на вход регистрирующего прибора 7. Это напряжение может быть представлено выражением:

t/ и . 7, . /,„р . /eye В,

;i)

где k - .коэффициент пропорциональности;

х - юостоянная Холла; /упр - ток управления датчика Холла; kyc - коэффициент усиления усилителя

измерительного тракта; В - индукция измеряемого магнитного

поля.

Из равенства (1) следует, что условием пропорциональности .выходного сигнала усилителя 8 только индукция измеряемого :магнитного ноля является

/упр Const.

(2)

Для выполнения условия (2) в цеяь регулирования коэффициента усиления уснлнтеля 8 подводится напряжение, пропорциональное току управления датчика Холла.

При изменении температуры окружающей среды вследствие температурной зависимости физических параметров датчика Холла происходит перераспределение потенциалав на электродах датчика Холла, что сопровождается появлением разности потенциалов на электродах 4 и 5. На вход усилителя 13 нодается сигнал, усиливается этим усилителем и через блок управления 14 поступает в цепь управления регулируемого источника 6 переменного напряжения. Величина и поля,рность

выходного сигнала блока управления 14 зависит от величины и -направления изменения температуры датчика Холла от первоначального значения Го. Выходной сигнал блока управления управляет источником переменного

напряжения. В результате этого ток управления датчика Холла увеличивается или уменьшается в зависимости от знака отклонения температуры элемента от первоначального значения Го. Процесс изменения тока ynpaiBления продолжается до тех пор, пока температура датчика Холла не достигнет своего первоначального значения Го.

Поскольку температура Го датчика Холла достигается при токе управления, отличном

от тока /yiip.o, то для выполнения условия (2) необходимо изменить коэффициент усиления усилителя 8 в сторону, противоположную изменению тока управления. Для этой цели с шунта 10, включенного в цепь управления

измерительного зонда, снимается сигнал, шропорциональный то.ку управления, и подается в цепь 9 обратной связи усилителя 8.

Фор м у л а изобретения

1.Магнитометр, содержащий ргзмерительный зонд с датчиком Холла, балансировочные резисторы, источник переменного напряжения, усилитель и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен последовательно соединенными узкополосным усилителем, блоком управления и регулируемым источникО|М напряжения, выход которого подключен « вхо.дным э 1ектродам датчика Холла, а вход узконолосного усилителя - -к соответствующим выходным электродам датчика Холла.

2.Магнитометр по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения размеров измерительного зонда, датчик Холла выполнен с пятью электродами: двумя входными, распооженными на торцах пластины, и тремя .выходными, расположенными в середине пластины «а ее боковых гранях.

J