Устройство для измерения индукции магнитного поля Советский патент 1982 года по МПК G01R33/07 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к измеритель-ной технике, в частности к измерителям индукции магнитных попей, например при воздействии их на биологические объекты и может быть использовано при измерении слабых магнитных полей в аефектоскопии, при разведке полезных ископаемых, при исследовании влияния слабых магнитных полей на биологические объекты. Известно устройство, которое содержит элемент Холла, источник питания, подключенный к токовым электродам элемента Холла, фазочувствительные усили тели и схему сравнения. Особенностью этого известного устройства является то что последнее снабжено дополнительным источником переменного тока с частотой, отличающейся от частоты основного источника в четное число раз, соединенным с другой парой электродов элемента Холла выходы фазочувствитепьных усилителей подключены к узлу вычитания, а выходы - к электродам элемента Холла, прячем вход первого и опорный вход второго фазочувствитеяьных усилителей подключены к одной паре электродов, а вход второго и опорный вход первого - к другой паре электродов В этом устройстве, вследствие того, что фазочувствитепьный усилитель не охвачен цепью отрицательной обратной связи (т.е. схемы KoppeEioiH и выделения полезного сигнала являются разомкнутыми), погрешность фазочувствительного усилителя присутствует в выходном сигнале в чистом виде. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения индукции магнитного поля, содержащее датчик Холла, два фазочувствитепьных усилителя и блок сравнения, дополнительно введены второй блок сравнения, две пары регулируемых элементов, каждый из которых подключен к одному из холловских и смежному с ним токовому электродам; управ90ляемые входы регулируемых элементов соед1п;ены с выходами фазочувствительны усилителей, при этом вхошз последних сое.щпюзгы соответственно с выходами блоков сравнения, входы которых подключены к соответствующей паре регулируемь элементов. На чертеже представлена принципиальная схема устройства, Устройство содержит датчик 1 Холла, представленный в виде эквивалентной электрической схемы с резисторами 2 и 3соединенными в виде моста, источник 4питания переменного тока, подключенны.й к TOKODbiM электродам 5 датчика 1 Холла, фазочувствительные усилители 6 и 7, блок 8 сравнения, выход которого ноддетючен ко входу фазочувствительного усилителя 6. Устройство содерлсит также две пары регулируемых элементов 9 и 10, к8-5кдый КЗ которых подключен к одному из холловских и смежному с ним токовому электродам, а yпpaвляe ыe входы регулируел-тых элементов соединены с выходами фазочувствительных усилителей 6 и 7, яо;п:ол1штелыпый блок 11 сравнения, выход которого соединен с фазочувст вительным усилителем 7. Входы блока 8 сравнения и дополнительного блока 11 сравнеляя подключены к парам регулируеivEfcix элементов 9 и 10. Кроме того, .фазочувствительный усилитель состоит КЗ переменного резистора 12, постоянного резистора 13, транзистора 14 с Н-р-И переходом, усилителя 15, в цепь обратной связи которого BKJOO чен конденсатор 16, Блоки 8 и 11 сравнения содержат два трансформатора 17 и 18, первичные обмотки которых являются входами блоков 8 и 11 сравнения и вклю чены встречно, вторичные обмотки являются выходом устройства. Регулируемые элементы представляют собой полевые транзисторы, управляемым входом которых служит затвор. Устройство работает следующим образом. Напряжение от источника питания поступает на токовые электроды датчика 1 Холла, который помещен в измеряемое магнитное ноле. Кроме ЭДС Холла, пронорцнон игьной значению индукции магнитного попя. ка холловских электродах датчика 1 Холла присутствует напряжение неэквипотеняиальности частотой, представ ляющем собой аддитивную погрешность измерекмя. 94 На входы блоков 8 и 11 сравнения поступают напряжения, снимаемые с участхов датчика 1 Холла, представленных эквивалентными сопротивлениями реэисторов 2 и 3. В результате на выходе блоков 8 и 11 сравнения формируется сигнал разбаланса. Этот сигнал поступает на вход фазочувствительных усилителей 6и 7, выходное напряжение которых пропорционально разности напряжения, с частотой тока питания, поступаюшей на входы блоков 8 и 11 сравнения, и не зависит от значения ЭДС Холла, возникающей на холловских электродах при расположении датчика 1 Холла в измеряемом магнитном поле. Напряжение с выхотда фазочувствительных усилителей 6 и 7 поступает на управляемые входы регулируемых элементов.9 и 10. Регулироваиие идет до тех пор, пока сигнал с выхода фазочувствительного усилителя 6 или 7не станет равным нулю. Это значит, что напршкеш я на участках датчика 1 Холла, представленных эквивалентными сопротивлениями резистора 2, равны между собой. Так как регулирование происходит на основании сравнения напр5Пке-1 НИИ с частотой тока питания, то напряжение неэквипотешгиальности обращается в иуль, а ЭДС Холла остается без изме- нений. Степень корректировки напряжения неэквипотенциальности зависит от значе-. ния напряжения, подаваемого на управляемые входы регулируемых элементов, т.е. происходит коррекция напряжения неэкви- потенциальности но мере того, как оно возникает. Таким образом, эта коррекция возникает по принципу отрицательной обратной связи. В случае изменения параметров фазочувствитеяьного усилителя возрастание погрешности измерения не происходит. Так как фазочувствитепьный усилитель охвачен цепью отрицательной обратной связи. Изобретение позволяет повысить точность измерения на 5-7%. Это в свою очередь позволяет обеспечить измерение слабых магнитных полей, которое раньше измерялось с помощью магнитных концентраторов, различных экранирующих устройств, окружающих генераторы. Таким образом, можно значительно повысить точность измерения магнитных полей при упрощении аппаратурной реализации, за счет изъятия концентраторов, кожухов, экранов и т.д. Формулаизобретения Устройство для измерения индукции магнитного поля, содержащее датчик Холпа, два фазочувствительных усилителя и блок сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены второй блок сравнения, две пары регулируемых элементов, каждый из которых подключен к одному из холловских и смежному с ним токовому электродам; управляемые наоды регулируемых элементов соединены с выходами фазочувстви- ;

тельных усилителей, при этом входы последних соединены соответственно с выходами блоков сравнения, входы которых

подключены к соответствующей паре ретулируемых элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР iNb ЗО01О8, кл. G01R 33/О6, 1971.