Способ измерения сильных магнитных полей Советский патент 1981 года по МПК G01R33/07 

изобретение относится к магнитнылг, измерениям, а более конкретно, к магнитоизмерительным устройствам, испЬльзуюцим в качестве первичного преобразователя гальваномагнитны1е датчики. Из известных способов измерения сильных магнитных полей датчиком Холла наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является свособ, основанный на методе взаимной коррекции, в котором воздействуют на выходной сигнал датчика (шунтируют выходное сопротивление датчика сопротивлением участка сток-исток полеййго транзистора), а величину корректируицегр воздействия определяют пуteM Сравнения заданной ЭДС и ЭДС на выходе амп аитудного детектора, имеюsaierp квадратичную хгфактеристнку tl3 Яэвестнмй способ имеет не;востаточ ную точность измерения. . Цель .изобретения - покшеняе точности измерений. ПЬставленнг« цель достиггются тем что в способе измерения сильных магнитных полей путем воздействий на ЬЕ«КОДЙОЙ сигнал модупируют амвлитуду выходного сигнгша, выделяют одну его составляющую с частотой управляювкего тока, а другую - с комбинационной частотой модуляции выходного сигнала и управляющего тока, и по сигналам, пропсфциональнш разности ЭДС полученных составляюмик регулируют величину управляющего тока. На фиг. 1 изображен выходной сигнал датчика; на фиг. 2 - функциональная схема устройства, реализующего способ. Реализация способа включает следукщие предварительные операции. Подключают токовые выводы датчика к источнику переданного тока 1 с частотой ш .1 кстпенсируют остаточное напряжение датчика О. и ,затем помечают датчик в заранее известное слабое магнитное пбЛе В. 14одул11руют выходной сигнгш датчика яо амплитуде с постоянной частотой и, например, путем периодического заАвлкания и размыкания между собой холАовских выводов (в случгю магниторезистора его два вывода также зааяыкаются меяаду собой). Необходимо от 4етить, что в результате модуляции выхсяяой сигнал датчика представляет собой четкую функцию, имеющую перешн1{ую и постоянную составляющие (г, 1).

выделяют ЭДС с комбинационной частотой ш + и и ЭДС с частотой Шс помощью фазочувствительных усилителей, настроенных на частоты сы и ю + Я. соответственно.

Устанавливают коэффициенты усиления Kyci и vci упомянутых усилителей таким образом, чтобы На входе сравнивающего устройства ЭДС с частотами си и U) + Я. были равны.

Основные операции способа следующие. .

Помещают датчик в измеряемое сильное магнитное поле 8. По результату разности ЭДС с частотами и ±а ичо, получаемому на выходе сравниванвдего устройства, определяют величину ко)рректирукхчего воздействия.

Корректируют коэффициент преобразования датчика по величине, полученного выше напряжения коррекции, путем регулирования величины управляющего тока 1, протекакадето через датчик, например, путем изменения величины сопротивления управляемого аттенюатора., включенного в цепь между генератором тока с частотой ш и датчиком.

Устройство содержит датчик Холла с токовыми выводами 2 и холловскими выводами 3, генератор 4 тока с частотой ш , подключенный к токовым выводам 2 через управляемый аттенюатор 5, контакт 6, управляемый генераторо 4 тока, к холловским выв.одам 3 подклчен фазочувствитеЛьнай избирательны тракт 7, настроенный на частоту цг.г и регистрирующий прибор 8, к холловс КИМ выводам 3 также подключены фазочувствительный избирательный тракт 9 настроенный на частоту 2ЛР, к выходу упомянутых трактов 7 и 9 подсоединено сравнивающее устройство 10, выход которого соединен с управляемым аттенюатором; 5.

Устройство работает следующим образом.

При помещении датчика Холла 1 в измеряемое магнитное поле В, в котором коэффициент преобразования датчика 1 постоянен, на коЛловских выводах 3 возникает ЭДС, а так как контакт 6, управляе «1Ый от генератора 4 тока периодически заклкает и раз(.мкает холловские выводка 3, то выходной сигнал датчика модулируется по амплитуде, в результате которой на вьпсЬдё датчика Холла 1 возникают две ЭДС; с комбинационной частотой 2ии частоты мОдулирую1цегд воздействия Ш и частоты U) управляйщего тока ш .Выходные напряжения Цц) и Ujtu, соответ:С йенно выделяются и усиливаются фазочуйствительными избирательными т;рактами 7 и 9, коэффициенты усилеHiik которых выбраны таким образом, Йо усиленные U и и ицбыля равны йё:кду собой на дходе сравниваюцогб устройства 10. В случав игамервния

сильного магнитного ПОЛЯ В коэффициент преобразования датчика 1 изменяется, а сама характеристика преобразования датчика становится нелинейной, в связи с этим нарушается условие равенства напряжений и ( и Uj, на вхЬде сравнивающего устройства 10, поэтому на выходе сравнивающего устройства 10 появляется выходное напряжение, которое изменяет величину сопротивления управления аттенюатора 5, посредством которого регулируют величину управлянедёго тока датчика 1, до восстановлений перазоначального значения коэффициента преобразования датчика 1, при котором характеристика преобразования датчика линейна.

Технический эффект предлагаемого устройства заключается в повышении метрологических характеристик магнитометров с.гальваномагнитнымй датчиками за счет линеаризации амплитудной характеристики преобразования : благодаря стабилизации коэффициента преобразования датчика, одновременно обеспечивается и стабилизация других параметров.

Кроме того, использование для стабилизации коэффициента преобразования датчика результата разности ЭДС с .комбинаииб.нной частотой ty ± Я. и ЭДС с частотой UJ управляющего тока, получаекых в результате модуляции, позволяет использовать результат разности дЛя регулирования величины управляющего тока, создает возможность охватить обратной связью и сам первичный преобразователь, что способствует повышению точности устройств, реализующих предлагаемый способ. Благодаря тому, что регулирование величины управлятодето тока производится в широком диапазоне, можно существенно расширить и динамический диапазон измерений особенна в сторону сил ных магнитных полей.

Формула изобретения

Способ: измерения сильных магнитных Полей путем воздействия на выходной сигнал, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьвления точности измерений, модулируют амплитуду выходного сигНгша, выделяют одну его сйставлАющу о с частотой упраляющего тока, а другую - с комбинационной частотой модуляции выходного сигнала и управляющего тока, и по сигнгшам, пропорциональным разности ЭДС/ полученных составляющих регулируют величину управляйщего тока.

источники информации, принятые вО :в:нимаиие при э/кспертизе . 1. Авторское свидетельство СССР 5 4146J, «л. G 01 R 33/02, 1977.

Фиг.

.i