Устройство для измерения постоянного магнитного поля Советский патент 1981 года по МПК G01R33/95 

Изобретение относится к магнитным измерениям и может использоваться для измерения магнитных полей в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды и величины магнитного поля.

Известно устройство для измерения магнитного поля, содержащее датчик Холла, который расположен в зазоре ферромагнитных стержней, и управляемое переменным током. Переменное холловское напряжение усиливается и демодулируется с помощью фазочувствительного детектора. Постоянный ток с выхода детектора поступает на две катушки обратной связи, Поле, создаваемое этими катушками, используется для компенсации измеряемого маг. нитного поля. Таким образом, датчик Холла работает здесь как нуль-индикатор и, следовательно, погрешность устройства практически не зависит от отклонения чувствительности датчика Холла от температуры окружающей среды D.

Однако с изменением температуры окружающей среды изменяется резистивная составляющая остаточного напряжения датчика Холла. Это приводит к температурной погрешности (мультипликативная составляющая} и снижает точность измерения устройства, особенно при широком диапазоне измене10ния температуры окружающей среды,

.Цель изобретения - повыщение чув ствительности и точности измерения при широком диапазоне изменения температуры окружающей среды.

t5

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения постоянного магнитного поля, содержащем последовательно соединзиные усилитель, регистрирующий прибор и

20 индукционные катушки, намотанные на ферромагнитные концентраторы магнитного поля с расположенным между ними магниторезистором, а также делитель напряжения, ферромагнитные концентраторы магнитного поля выполнены охватывающими с обоих сторон только часть поверхности магниторезистора, третий электрод которого расположен на границе площади магнит резистора, охваченной ферромагнитным концентраторами, а вход усилителя подключен к третьему электроду магни торезистора и средней точке делителя напряжения. На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства. Трехэлектродный магниторезистор 1 размещен в зазоре между феррома - нитными стержнями 2, являющимися концентраторами магнитного поля. Ферромагнитные стержни 2 выполняются таки образом, чтобы они охватывали только половину поверхности магниторезистора 1. Третий электрод припаивается к середине магниторезистора 1 на грани це площади, охваченной ферромагнитны ми стержнями 2. Поверх ферромагнитных стержней 2 наматываются индукцио ные катушки 3 которые включаются к выходу усилителя Ц последовательно с р гистрирующим прибором 5 показания кото рого пропорциональны измеряемому полю. Входной сигнал усилителя снимается от среднего электрода магниторезис тора 1 и средней точки делителя напряжения, выполненного из термостабильных резисторов 6. Магниторезистор 1 и де литель напряжения включаются к выходу источника 7 питания . Как видно из схемы, магниторезис тор 1 и резисторы 6 включены в мосто вую схему. Плечами моста являются термрстабильные резисторы 6 и сопротивления верхней и нижней части (от среднего электрода магниторезистора 1. Мостовая схема питается от источника 7 питания. В диагональ моста включен вход усилителя . Устройство работает следующим образом. При отсутствии измеряемого магнит ного поля мост уравновешен и на входе усилителя сигнал отсутствует. При помещении магниточувствительного элемента в измеряемое магнитное поле равновесие моста нарушается, так как магнитный поток а основном будет пронизывать только верхнюю часть магниторезистора 1 и,следовательно, увеличится сопротивление верхней час ти магниторезистора от среднего элек рода. При этом появится сигнал на 3 . 4 входе усилителя . Выходной сигнал усилителя h через регистрирующий прибор 5 подается на индукционные катушки 3. Поле, создаваемое этими катушками, используется для компенсации измеряемого магнитного поля. Ток в индукционных катушках 3 будет увеличиваться до тех пор, пока измеряемое магнитное поле в зазоре не будет равным полю тока индукционных катушек и, следовательно, не наступит равновесие моста. Таким образом, магниторезистор работает как нуль-индикатор и показание прибора 5 будет пропорционально измеряемому полю. При изменении температуры окружающей среды изменяется общее суммарное сопротивление магниторезистора. Однако вследствие того, что при изменении температуры окружающей среды одинаково изменяются сопротивления верхней R и нижнейЯ ц части от среднего электрода магниторезистоfxa, соотношение этих сопротивлений Ж&. не изменяется при широком диак iu6, пазоне изменения температуры окружающей среды.. . При изменении температуры окружающей среды равновесие моста не нарушается, так как услов1 равновесия моста имеет вид. .Rm R| где RI сопротивления верхней и нижней части магниторезистора 1; Rg , Rj г сопротивления плеч моста, образованных термостабильными сопротивлениями 5. Таким образом, изменение температуры окружающей среды не вносит погрешность при измерениях и, следовательно, повышается точность измерения. Формула изобретения Устройство для измерения постоянного магнитного поля, содержащее последовательно соединенные усилитель, регистрирующий прибор и индукционные катушки, намотанные на ферромагнитные концентраторы магнит oro поля, с расположенным между ними магниторезистором, а также делитель напряжения.отличающеес я тем, что, с целью повышения чувствительности и томности измерения при широком диапазоне изменения температуры окружающей среды, ферромагнитные концентраторы магнитного поля выполнены -охватывающими с обоих сторон только часть поверхности магниторезистора,третий электрод которого расположен на границе площади магниторезистора, охваченной ферромагнитными концентраторами, а выход усилителя подключен к третьему электроду магниторезистора и средней точке делителя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вайс Т. Физика гальваномагнитных полупроводниковых приборов и их применение. - Энергия, 197, с.189, рисЛ-1-12.