Магнитометр Советский патент 1978 года по МПК G01R33/07 

Изобретение относится к нзме|жтеш ной технике, иJ/южвт исаользоваться в магнитометрнн для измерения постоанньйс магнитных nwiea. Известен магнитометр, содерзкаш{ 1 K3° мерцательный зонд с датчеиком Холла и автоматЕческнй регулятор твм юратуры, ll. Оиаако тердостабвлязаоия в таком магннтомет воаможна только тогда, когда температура Хонла выше температуры среды, в icoTOpcS ироизводится измерение, что приводит к сн1вяению чувС5твительностн датчика Холла, а следовательно к снижению точности измерений. Известен такисе мапшгометр, содержал ший взмернтельный зонд с датчиком Хопла, регулирз мый источник переменного тока, регистрирующий прибор, узкопопос- ный усилитель и регулятор 2 Однако в таком магнитометре сигнал, снимаемый с двух выходных электродов датчика Холла, зависит не только от температуры, но и из-за наличия эффеш-а магнитосопротиаленнг - от магнитного поля, «гго снижает точность термостат иро;ваш|я, а следовательно и точность измерений. Кроме того, схема данного магнитометра не устраняет погрешности, вызв иной нелив косггью выходной характеристики Хопла. Цель изобретешга - повышение точноота яамерения. Это достигается твм что магнитометр, содержшоий изм ш вльный зонд с датчиком Холла, вхоАвые элюктровы которого подключены к выходу perynapyteMoro источника постоянного тока« всточиик перец менного тока и региЬтсяаруюшнй , снабжен катушкой, устажюовнной на измёрительн ял аонде и подклкичшной к источнику переменного тока, преобрвзо ателем напряж01ЕЯ разделительным конденсатором и фшштром; пра атом вход преобразователя напряжения через раЕщелителшнь) конденсатор подключен к выходным электродам датчика Холла, соединенным в свою очередь через фильтр с регвстрирух)пшм пр бором, а выход - ко входу регу пнруемогч) источника постоянного тока. 36318 Hja 4Hr. 1 представлена тнсциональная схема данного магнитометра; на фйг.2выходная характеристика датчика Холла. Магтгрометр содержш измерительный эонд I с датчиком 2 Холла, входные элект|:юды 3 и 4 которого подключены к выходу регулируемого источника 5 постоянного тока, источник 6 переменного тока, регистрирующий прибор 7, катушку 8, установленную на измерительном .зонде 1 и пс«кл1бченную к источнику 6, переменного тока, преобразователь 9 напряжения, вход которого через разделительный конденсатор 10 подключен к выходным электродам 11 и 12 датчика Холла. З лектрЬды датчика Холла соединены, а свою очередь, через фильтр 13с регистрирующим прибором 7. преобразователя 9 подключен ко входу регулируемого источника 5 постоянного тока. Работа данного магнитометра заключается в следующем. При подключении регулируемого источ ника 5 постоянного тока ко входным электродам 3 и 4 датчика Холла 2, а источника 6 переменного тока; являющегося стабилизированным, к каТушке 8, во входной цени датчика Холла протекает управляклций ток, и переменное магтаггное поле. амп,аитудой Д В, создаваемое катушкой пронизывает датчик Холла. На выходных электродах 11 и 12 датчика Холла возникает переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна амплитуде переменного магнитного поля, создаваемого катушкой. Это напряжение поступает на преобразсдаатель 9 напряжения. Здесь оно преобразуется в постоянное, величина которого пропорциональна амплитуде nepeMetiHoro напряжения.. Сипсал/с прео6р(ас вателв. 9 поступает на регулируемый источник S постоянного тока, изменяет ток во входной цепи датчика. ХолЯа 2, что приводит к изменевгаю амплитуды выходного напряжения датчика и изменению постоянного напряженЕЯ на выходе.преобразователя и, следовательно, на входе регулируемого источника постоянного тока, Управляющий ток датчика Холла изменяется до -тех пор, пока на входе регулируемого источника постоянного ток не установится определенное значение напряжения)И1-Ззпр-лВ, (1) гяв К{В,Т) - удезшная чувствительность датчика Холла, sAfatcama от индукции магнитного поля и от температуры;. Kj - ко9ф4зшиент передачи преобразователя напр$звкения; dufip- управлякйдий ток датчика Холла; йВ - амплитуда переменного магнитного поля, создаваемого катушкой . При помещении измерительного зодаа 1 в измеряемое магнитное поле датчик Холла пронизывает магнитное поле с индукцией, равной сумме индукций измеряемого магнитного поля и магнитного поля, создаваемого катушкой. На выходных электродах 11 и 12 датчика Холла 2 возникает напряжение, содержащее переменную и 1 постоянную составляющие. Переменная роставлякшая выходного напрян ания дат чика Холла, амплитуда которой дТ1/2 прФпорциональна амплитуде переменного маг нитного поля Д В, создаваемого катушкой, через разделительный конденсатор поступает на преобразователь 9. Поскольку удельная чувствите;ц йость К (В,Т) датчика Холла зав|кзйт от ивдувдин измеряемого магнитного , напряжение на рыходе преобразователя 9 .-и ва входе регулируемого источника S постояггаого тока отличается от первоначадьного значения tJ0 , вследствие чего изменяется управляющий ток датчика Холла, гго приводит к изменению амплитуды переменной составляющей его выходного напряжения. Управляющий ток датчика изменяется до тех пор, пока на вьисоде преобразователя 9, а значит к на входе регулируемого истоедика 5 постоянного тока не установится пё рвоначальное значение напряжения 13 о . Величина управлякадегх тока датчика Холла определяется значением удельной чувствительности датчика, соответствующим индукции измеряемого магнитного поля. Из формулы (1) находим: К(В.Т) Таким образом, изменением управляющего тока датчика Холла 2 достигается постоянство напряжения на выходе преобразователя 9, а значит и постошгство аадплитуды переменной составляЕяяей выходного напряжения датчика. Поскольку переменная составляющая обусловлена переменным магнитным полем постоянной амплитуды, в таком устройстве достигается постоянство магйш-ной чувствительности. 563 Постоянная составляющая выходного ,напряжения датчика Холла 2, пропорциональная индукции изч еряемого магнитного поля, через фильтр 13 поступает на регистрирующий прибор 7, Значение постоянной составляющей выходного напряже ния датчика определяется из формулы, ВЫх иэм где - индукция измеряемого магнит ного поля. Учитывая, что управляющий ток датчи «са Холла 2 в таком устройстве зависит от индукции измеряемого магнитного пол (от значения удельной , чувствительности фи данном значении индукшщ измеряемо го магнитного поля) и может определять ся из формулы (2), получим: IT -. Ti/о BbtxXi ДБ Из формулы (З) следует, что выходное напряжение магнитометра линейно по ивдукции измеряемого магнитного поля, т.е. в таком устройстве устраняется погрешность спрямления датчика Холла. При изменении температуры изменяется также удельная чувствительность датчика Холла, что приводит к изменению амйлитуды переменной составлякацей его вэкодного напряже шя; напряжение на выходе преобразователя 9 и на входе регулируемого источника 5 постоянного тока становится отличным от первоначального значения Уд , йсзлбдстшш чего управляющий ток да1тчнжа изМенйеТся до тех пор, пока на входе регулируемого источника постоянного тока не установится первоначашзное значение напряа сення UQ . При этом магнитная чувствительность датчика Холла также будет неизменнезй и при изменениях температуры, что и следует из формулы i(3), так как. множительU /КjuB не зависит от температуры. Таким образом, в данном магнитометре изменения удельной чувствительности датч$ ка Холла компенсируются противополвжньали по знаку изменениями его yn-i равлякмдего тока, так что магнигная чувствительность, равная произведению удельной чувствительности на силу управляюще-го тока, остается неизменной во всем диапазоне измеряемых магнитных полей и в диапазоне рабочих температур. Формула изобретения Магнитометр, содержащий измерительный зонд с датчиком Холла, входные электроды которого подключены к выходу регулируемого источника постоянного тока, источник переменного тока и регистрирующий прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен катушкой, установленной на измерительном зонде и подключенной к источнику переменного тока, пре-, образователем напряжения, разделительным кскщенсатором н (здльтром, при этом вход п юобразовате тя напряжения через разделительный конденсатор подключен к выхсщным электродам датчика Холла, соединенным в свою очередь через фильтр с регистрируюиигм прибором, а выход ко входу регулируемого источ1ика постоянного тока, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР 308392, кл. q от 33/О6, 1971. 2.А второкое с вияе тельство ССС Р -488168, кл. ( О1 Т 33/О6, .1975.