Датчик градиента напряженности магнитного поля Советский патент 1980 года по МПК G01R33/22 

1

Изобретение относится к магнитным измерениям, а более конкретно - к измерениям градиента напряженности магнитного поля. Оно может быть применено при исследовании постоянного магнитного поля, а также в магнитной дефектоскопии.

Известны датчики градиента магнитного поля, содержащие две пары электродов, одна из которых расположена О на торцовых гранях датчика, а вторая на противоположной стороне пластин ы .. и смещена относительно центра симметрии пластины 1.

Однако этотдатчик имеет недоста- 15 точную чувствительность.

Цель изобретения - повышение чувствительности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в датчик, содержащий пс лупровод- 20 никовую пластину, симметричную относительно двух ортогональных осей, и две пары подключенных к ней электродов, одна из которых размещена на продольных торцах пластины симметрич-25 но продольной оси симметрии,, введен пятый электрод, расположенный в центре пластины, а два электрода второй пары - в точках, смещенных относительно осей симметрии пластины и 30

расположенных симметрично относительно ее центра.

Яа чертеже схематически изображен датчик..

Датчик представляет собой полупроводниковую пластину 1, токовые электроды 2 и 3 подсоединенные к противоположньвл торцовым граням датчика. Токовый электрод 4 расположен в точке пересечения продольной и поперечной осей симметрии пластины,холловские электроды 5 и б разнесены на равные расстояния от поперечной оси симметрии пластины и размещены на противоположных гранях датчика.

Датчик работает следующим образом.

Токовые электроды 2 и 3 соединяют между собой, источник питания 7 присоединяют к электродам 2 и 3 и электоду 4. В случае симметрии пластины через пластину 1 датчика протекают два равных управляемых тока, направления которых указаны на чертеже. При отсутствии магнитного поля () на электродах 5 и 6 имеются два приблизительно равных по величине и по знаку потенциала, поэтому разность потенциалов, снимаемых с холловских электродов 5 и 6,Йудёт близка к нулю,т.е.вели.чина нулевого сигнала датчика будет минимальна.Следовательно,сопротивле ние небаланса R этого датчика имеет минимальное значение. . При воздействии на датчик исследу емого неоднородного магнитного поля с напряженностью вблизи холловских .электродов Я и Я (как показано на чертеже) на холловских электродах 5 и б датчика появляются холловские ЭДС Ох, и Ux -V«2 гдеуКц - постоянная Холла; d - толщина пластиныдатчика; 3 - величина управляемого тока через датчик; Н, значения напряженности иссле дуемого магнитного поля в указанных точках. Благодаря расположению холловских электродов 5 и 6 на расстояний на противоположньк боковых гранях датчи и в силу нечетности эффекта Холла, с этих электродов снимается разность холловских ЭДС, пропорциональная гра диенту исследуемого магнитного поля. -де R - расстояние между холловскими электродами 5 и 6. Ввиду того что нулевой сиглал дат чика будет минимальным, то температурная нестабильность нулевого сигна ла будет также минимальна. Крам того, в предложенном датчике уменьшени температурной нестабильности нулевог сигнала наблюдается за счет термоком пенсации внутри датчика, вследствие аналогичной температурной зависимости участков датчика. Сопротивление между электродами (tVj) предлагаемого датчика, можно представить в виде следующего выражения) В общем случае данные функциональной зависимости могут быть аппроксимированы и записаны в виде i cHjH- -c T) Так как симметричные области датчика находятся в одинаковых температурных условиях, а сам датчик изготовлен из одного кристалла в едином технологическом цикле, то температурная зависимость будет близка к зависимости , что позволяет поддерживать минимальной величину нулевого сигнала, снимаемого с электродов 5 и б, Сормула изобретения Датчик градиента напряженности магнитного поля, содержащий полупроводниковую пластину, симметричную относительно двух ортогональных осей, и две пары -подключенных к ней электродов, одна из которых размещена на продольных торцах пластины симметрично продольной оси симметрии, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введен пятый электрод, расположенный в центре пластины, а два электрода второй пары - в точках, смещенных относительно осей симметрии пластины и расположенных симметрично относительно ее центра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 340987, G 01 R 33/06, 1970.

/