Измеритель электродвижушейся силы холла Советский патент 1981 года по МПК G01R33/07 

I

Изобретение относится к технике намерений нстиниой электродвижущей силы Холла и предназначено для нспользования в магннтоизмернтельной аппаратуре, в частности в измерителях параметров переменных и импульсных магнитных полей.

Известен измеритель напряженности импульсного магнитного поля, который содержит датчик Холла, источник питания, генератор импульсов, усилитель, осциллограф, генератор опорной частоты. В этом измерителе, датчик Холла питается постоянным током, что позволяет при использовании усилителя переменного тока устранить пог{)еишость от напряжения не эквипотенциальности ри измерения ЭДС Холла, возникающей в датчике при воздействии НА него переменного или импульсного магнитных полей 1 .

Недостатки такого измерителя - невозможность измерения электродвижущей силы Холла, возникающей в датчике от постоянной составляющей. магнитного поля, и погрешность от напряжения наводки, возникающего в цепи холловских электродов датчика.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее датчик Холла с двумя парами противоположных электродов, переключатель, источник питания, умножитель частоты, синхронный детектор и индикаторный прибор. В измерителе реализован способ исключения влияния напряжения неэквипотенциальности на точность измерения электродвижущей силы Холла, основанный на свойстве взаимности датчика

10 Холла по отношению к напряжению неэквипотенщ альности и антивзаимности по отношению к электродвижущей силе Холла. С этой целью переключатель поочередно подключает пары холловских и токовых электродов датчика

15 Холла к источнику питания и синхронному детектору таким образом, что напряжение неэквипотенциальности на выходе синхронного детектора изменяет свою полярность с частотой переключения противоположных пар элек20тродов датчика Холла, аналогичным образом изменяется остаточное напряжение, обусловленное остаточными параметрами переключателя, электродвижущая сила Холла не изменяет свою полярность и .ее среднее значение, регистрируемое индикаторным прибором, не изменяется во времени при воздействии на прибор постоянного магнитного поля 21. Недостатком прибора является то, что при воздействии на датчик переменного или импульсного магнитных полей электродвижущая сила Холла на выходе синхронного детектора будет изменяться во времени в соответствии с характером изменения индукции воздействующего мапштного поля, позтому измерител не позволяет реализовать измерение электродвижущей силы Холла, возникающей при возДействии на датчик магнитных полей, среднее значение которых за период.равно нулю, например широко использующихся в технике синусоидальных магнитных полей. Целью изобретения является повыше1гае точности измерителя. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель электродвижущей силы Холла, содержащий датчик Холла с двумя парами противоположных электродов, подключенный к нему переключатель, соединенный с выходом умножителя, частоты, синхронный детектор, вход которого подключен к выходу переключ теля и индикаторный прибор, введены переключатель тока, управляющая цепь которого подключена к умножителю частоты и ко второму входу синхронного детектора, два понижающих трансформатора, первичные обмотки которых связаны с переключателем тока, а вторичные подключены к парам противополож ных электродов датчика Холла, последователь но соединенные фильтр нижних частот и амплитудный детектор, включенные между выходом синхронного детектора и индапкаторным прибором и регистратор, подключенный к выходу фильтра. На чертеже представлена структурная схема измерителя ЭДС Холла. Измеритель содержит датчик 1 Холла с двумя парами противоположных электродов 2, 3 и 4, 5 источник 6 питания, понижающие трансформаторы 7 и 8, умножитель 9 частоты, переключатель 10, переключатель 11 тока синхронный детектор 12, фильтр 13 нижних частот, регистратор 14, амплитудный детектор 15, индикаторный прибор 16. Измеритель работает следующим образом. Переключатель 10, управляемый умножителем 9 частоты, поочередно подключает электр ды 2, 3 и 4, 5 датчика 1 Холла к синхронному детектору 12. Переключатель 11 тока поочередно подключает первичные обмотки трансформаторов 7 и 8 к источнику 6 питани и датчик 1 Холла запитывается поочередно через электроды 2, 3 и 4, 5 током через вторичные обмотки понижающих трансформа 4 торов 7 и 8. При этом в любой момент времени одна из пар противоположных электродов датчика 1 Холла подключена через переключатель 10 ко входу синхронного детектора 12, а вторая пара через один из понижающих транбформаторов 7, 8 и переключатель 11 тока - к источнику 6 питания. Согласно свойству взаимности датчика 1 Холла для напряжения неэквипотенциальности, оно будет изменять свою полярность с частотой коммутации переключателей 10 и 11. Переключатель |0 коммутирует выходной ток датчика 1 Холла 1. Переключатель 11 тока коммутирует ток в первичных обмотках понижающих трансформаторов 7 и 8, величина которого в п раз меньше тока питания 1 Холла (п - отношение количества витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмог ки трансформаторов 7 и В). Соответствующий выбор вели1шны коэффищ1ента трансформации позволяет значительно уменьшить величину тока, коммутируемого переключателем 11 тока, благодаря чему устраняется асинхронность работы переключателей 10 и 11 и повьшгается точность измерителя электродвижущей силы Холла. На выходе синхронного детектора 12 напряжение неэквипотешщальности изменяется с частотой работы переключателя 10, с такой же частотой изменяется напряжение коммутационных всплесков, остаточное напряжение переключателей и напряжение наводки от измеряемого магнитного поля в цепи холловских контактов. Эти напряжения обусловливают погрешность при измерении индукции переменных и импульсных магнитных полей. С целью устранения указанной погрешности к выходу синхронного детектора 12 подключен фильтр 13 нижних частот, причем выбор полосы пропускания этого фильтра зависит от режима работы умножителя 9 частоты. Так, при коэф фииленте умножения больи1е единицы вне полосы пропускания должна находиться частота сигнала источника 6 питания, а при коэффициенте умножения меньше единицы вне полосы пропускания должна находиться частота коммутации переключателей 10 и П. При таком выборе полосы пропускания фильтра нижних частот, на его выходе практически отсутствуют напряжение неэквипотенциальности, напряжение коммутационных всплесков, остаточное напряжение переключателей и напряжение индукционной наводки в цепи холловских контактов, что позволяет при подключении к выходу фильтра 13 амплитудного детектора 15 и индикаторного прибора 16 измерять электродвижущую силу Холла, возникающую в датчике при воздействии на него переменных и импульсных магнитных полей, в том числе таких, у которых среднее значе