Устройство для измерения магнит-НОгО пОля Советский патент 1981 года по МПК G01R33/02 

: Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использовано при измерении величины индукции постоянного и переменного магнитного поля, а также при измерении, величины ее градиента. Известны устройства измерения постоянных и переменных магнитных полей, содержащие два гальваномагнитных преобразователя, например датчики Холла, введенные в измеряемое поле и установленные на определенном расстоянии друг от друга, источники тока питания и регистрирующие приборы типа вольтметров 1. Этим устройствам присущи погрешности измерения градиента индукции магнитного поля из-за неидентичности обоих преобразователей и режимов их работы. Известно также устройство, содержащее Полевой магнитотранзистор со структурой металл-диэлектрик-полупроводник-диэлектрик-металл (МДПДМ), источник постоянного тока питания, импульсный генератор управляющего н пряжения и выходные регистрирующие приборы С2 .. Однако в данном устройстве инфор .ция о средней величине измеряемой индукции магнитного поля и величине ее гр.адйента регистрируется последовательно в различные моменты времени. Поэтому при измерениях в переменных магнитных полях из-за несинхронного режима работы обоих измерительных каналов имеется динамическая погрешность измерения. Кроме того, в этом устройстве при работе в. диапазоне температур имеется погрешность из-за температурного дрейфа выходного нулевого уровня магнитотранзистора. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения Магнитного поля, содержащее полевой магнитотранзистор со структурой металл-диэлек- рик-полупроводник-диэлектрик-металл, генератор гармонического управляющего напряжения и два регистрируюцих прибора, введены два полосовых фильтра, второй генератор гармонического управляющего напряжения, частота которого отлична от частоты первого генератора управляющего напряжения, сумматор и вычитающий блок, причем выходы обоих генераторов через сумматор соединены с первым полевым электродом магнитотранэистора и через вычитающий блок соединены с вторым полевым электродом магнитотранзистора, а входы регистрирующих приборов соединены с магнитотранзистором через соответствующие полосовые фильтры, первый из которых настроен на частоту первого, а второй настроен на частоту второго генератора управляющего напряжения. На чертеже приведена функциональная схема устройства. Устройство состоит из полевого ма нитотранзистора 1 со структурой МДПД с полевыми электродами 2 и 3, соединенного с источником 4 постоянного . ,тока питания, первого 5 и втсзрого б генераторов гармоническихуправляющих напряжений, сумматора 7,вычитающего блока 8, первого 9 и второго 10 полосовых фильтров, а также регистри рующих приборов 11 и 12 типа измерителей амплитуды переменного напряжения . Выходы генераторов 5 и 6 через сумматор 7 соединены с полевым электродом 2 магнитотранзистора 1, а так же через вычитающий блок 8 соединены с полевым электродом 3 магнитотранзистора 1. Точка соединения источника 4 тока питания и магнитотран зистора 1 через полосовой фильтр 9 соединена с регистрирующим прибором 11 и через полосовой фильтр 10 с регистрирукяцим прибором 12. Устройство работает следующим образом. Частоты ff и ff гармонических напряжений генераторов 5 и 6 установлены из условия Q где ff}- верхняя га 1оничная частота спектра медленно изменякяцегося напряжения нуля на входах фильтров 9 и 10, ff - верхняя граничная частота полевого гальваномагниторекомби национного (ПГМР) или магнитоградиентного (МГ) эффектов. Фильтр 9 настроен на частоту fy, а фильтр 10 - на частоту f, причем полЬсы передаваемых частот фильтров не перекрываются. Управляющее напряжение U( t), при ложенное к полевому электроду 2 магнитотранзистора 1, имеет вид (i ytj-Vycosafgt + U cosuJft, а управляющее напряжение Uj(t), приложенное к полевому электроду 3, выражается Формулой Uj{t) Ug cos 0 cos , где Uj, U - амплитудные значения гармонических напряжений с часто-: тами f, fg. В диапазоне слабых магнитных полей с величиной индукции 0-100 мГ и ее градиента о--гс , при величинах 1) В, магнитотранзистор 1 описывается с точностью i; 1% выражением4iyi JB a 4 t I r jrad6-t(ro(cH (( .( где - выходное напряжение магнитотранзистора 1; /g - магниточувствительность магнитотранзистора 1, мТ В - средняя по ширине магнитотранзистора 1 величина магнитной индукции измеряемого поля/ г -о1сГ0 градиентная магниточув.ствительность магнитотранзистора-/, ; (р1 & - поперечный градиент индукции измеряемого магнитного поля. При этом выходной полезный сигнал магнитотранзистора 1, согласно выражению (1), имеет вид .a - 5 -2 s «5t - () Из выражения (2) следует, что в спектре выходного сигнала магнитотранзистора 1 имеются две информационные гармонические компоненты, амплитуды которых пропорциональны измеряемым величинам В и ix«c) в. Эти компоненты разделяются с помощью фильтров 9 и 1Ю. Таким образом, регистрирующие приборы 11 и 12 синхронно регистрируют измеряемые величины {гадЬ и В. При переменных величинах №4B(t) и B(t) требуемая величина динамической погрешности обоих синхронных измерительных каналов устанавливается соответствующим выбором ширины после эффективно передаваемых частот полосовых фильтров 9 и 10. Погрешность из-за дрейфа нуля исключена, так как спектры полезных сигналов и нулевого сигнсша на. выходе магнитотранзистора 1 не перекрываются. Следовательно, в предлагаемом устройстве обеспечена синхронная работа каналов измерения постоянной или переменной магнитной индукции и ее градиента и увеличена точность при измерении двух параметров магнитного поля. Германиевые магнитотранзисторы обеспечивгиот вольтовую магниточувствительность 100j вольтовую градиентную магниточувствительность рДгао - и градиентную частоту fj. 20 кГц. Использование изобре-. тения позволяет-строить быстродействукяцие измерительные установки для контроля переменных неоднородных магнитных полей по двум параметрам величине средней индукции и ее градиента - с помощью одного прямого полупроводникового измерительного преобразователя-магнитотранзистора со структурой МДПДМ. Отличительной особенностью изобретения является синхронность работы, обоих измерительных каналов и повышенная точность.

Формула изобретения

Устройство для измерения магнитного поля, содержащее полевой магнитотранзистор со структурой металл-диэлектрик-полупроводник-диэлектрикметалл, генератор гармонического управляющего напряжения и два регистрирующих прибора, отл. ичающее-с я тем, чтр, с целью повышения точности измерения, в него введены два полосовых фильтра, второй генератор гармонического управляющего напряжения, частота которой отлична от частоты первого генератора управляющего напряжения, сумматор и вычитающий блок, причем выходы обоих генераторов через сумматор соединены с первым полевым электродом магнитотранзистора и через вычитгиощий блок соединены с вторым полевым электродом магнитотранзистора, а входы регистрч рующих приборов соединены с магнитотранзистором через соответствующие полосовые фильтры, первый -из которых настроен на частоту первого, а настроен на частоту второго генератора управляющего напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.10.В. Афанасьев и др. Магнитометрические преобразователи, приборы, установки. Л., 1972, с. 226.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2666316/21, 26.03.79.

пг

U grade

groctB в -