Устройство для измерения магнитных полей Советский патент 1981 года по МПК G01R33/07 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для прецизионных измерений постоянных магнитных полей. Известны устройства для измерения магнитных полей, содержащие датчик Хол ла с концентраторами, магнитного поля, источник постоянного тока для питания датчика, усилитель выходных сигналов и измерител зный Г13Недостатками устройства являются су щественные ограничения по чувствительности и точности измерений. Наиболее близким по технической сущ ности к предлагаемому является измеритель магнитных полей, использующий при цип модуляции магнитного потока измеря емого поля, протекающего в концентраторах, дополнительным синусоидальным , которое создается обмоткой, намотан ной на концентраторах и питаемой от спе циального генератора. Такая модуляция, осуществляемая с целью частотного разделения полезного сигнала и напряжения ПОЛЕЙ неэквипотенциальности, возможна благодаря гистерезисной характеристике материала концентраторов. На выходе датчика Холла образуется ряд гармоник, кратных частоте дополнительного поля. Причем информацию об измеряемом поле унесут только четные гармоники, одна из которых выделяется избирательным усилителем 2 Д. Однако в известном устройстве полностью исключено влияние напряжения неэквипотенциальносги на резутпзтаты из- мерений. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения магнитных полей, содержащее датчик Холла с концентраторами магнитного поля, обмотку, индуктивно связанную с концентраторами магнитного поля и связанную с генератором синусоидального тока, при этом выход датчика Холла через селективный усилитель соединен с измерительным прибором. 3s а1а6жено вторым генератором синусоидального тока, связанным с датчиком Холла . На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит датчик 1 Холла с концентраторами 2 магнитного поля, обмотку 3 и генератор 4 синусоидального тока питания катушки, генератор 5 синусоидального тока для питания датчика 1, селективный усилитель 6 и измерительны прибор 7. Выход генератора 6 подключен ко входу датчика 1, выход которого, в СБОЮ очередь, соединен через усилитель б с измерительным прибором 7. Обмотка 3, индуктивно связанная с концентраторами 2. Недостаток известного устройства невысокая чувствительность магнитометра связанная с низкой селективностью избирательного усилителя, подключена к выходу генератора 4. При этом усилитель выполнен с полосой пропускания, охватываЮ11(ей резонансную частоту между одной и четных гармоник генератора питания катушки и частотой питания датчика Холла, Предпочтительно подбирать параметры эле ментов так, чтобы названная разностная частота совпадала с центральной частотой полосы пропускания усилителя, УстрО |ство работает следующим обра. зом. При внесении датчика 1 в измеряемое поле концентраторы 2, выполненные из магнитомягкого материала, намагничиваются одновременно измеряемым постоянным полем и синусоиаальным полем обмотки 3, В результате магнитное состояние материала концентраторов изменяется по несим1 сетр1{чной магнитнй петле. Пе ркэменная составляющая магнитной индукции содержит гармоники, кратные частоте генератора 4, причем четные из них имею амплитуду, пропорциональную измеряемому полю. Возникая в объеме сердечника концентраторов, переменная составляющая магнитной ю}дукции пронизывает зазор се дечника, в котором расположен датчик 1 Холла. В результате балансно-амплитудной модуляции в датчике, на его выходе образуется ряд гармоник. Причем, прибли- жая частоту генератора 5 к одной из чет ных гармоник магнитной индукции, частоту биения данной гармоники и генератора питания датчика (т.е. упомянутую разностную частоту) можно существенно ото- двинуть от мещающие помех. Эта разностная частота выделяется усилителем 6. Преследуя цель обеспечить с помощью предлагаемого устройства прецизионную точность измерения слабых магнитных полей, разработчик аппаратуры здесь уже не связан требованиями селективности применяемых усилителей. Вместо сложных и дорогих схем прецизионных усилителей здесь можно без ущерба для точности применять более простые, но зато и более компактные и надежные схемы усилителя. Кроме того, универсальность реализованного метода, заключающаяся в удобстве выделения любой четной гармоники магнитной индукции, позволяет получать максимум магнитного усиления в концентраторах любой формы, что достигается в известном устройстве ценой больщих затрат, выражающихся, главным образом, в необходимости использования прецизионного усилителя. Формула изобретения Устройство для измерения магнитных полей, содержащее датчик Холла с концентраторами магнитного поля, обмотку, индуктивно связанную с концентраторами магнитного поля и связанную с генератором синусоидального тока, при этом выход датчика Холла через селективный усилитель соединен с измерительным прибором, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения оно снабжено вторым генератором синусоидального тока, связанным с датчиком Холла. Источ1/и1ки информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Афанасьев Ю. В. и др. Магнитометрические преобразователи, приборы, установки. Л., Энергия, 1972, 2,Авторское свидетельство СССР М 475572, кл. Ci О1 R 33/02, 1975.

UJ

Выявд

LUJ