Магнитометр Советский патент 1982 года по МПК G01R33/06 

Изобретение относится к области магнитных измерений, а более конкрет но к магнитоизмерительным устройствам, использующим в качестве первичного преобразователя гальваномагнитные датчики. Известно устройство, содержащее опорный и измерительный датчики Холла, последовательно соединенные с нуль-индикатором, стабилизатор тока и магнитомодуляционный датчик, подключенный через усилитель, фазовый детектор и исполнительный орган к опорному датчику Холла, и источник регулируемого тока, подключенный через переменное сопротивление К одной из обмоток магнитомодуляционного дат чика Г11 . Его недостатки связаны с погрешностями из-за неидентичности парамет ров датчиков Холла. Известен магнитометр, содержащий датчик Холла, стабилизатор постоянного тока, операционные усилителя, сумматор, собранный на третьем опера ционном усилителе, и регистрирукхций прибор Г2. Однако в этом магнитометре при из менении температугм датчика возникает температурный дрейф нулевого сигнала датчика, снижающий точность измерений, датчик подвержен воздействию синфазных помех, что также снижает точность измерений. Цепь изобретения - повышение точности измерений параметров магнитного поля.. Поставленная цель достигается тем, что в магнитометре, содержащем гальваномагнитный датчик, подсоединенный через контакты переключателя к источнику питания к к первому и второму усилителям, выходы которых соединены через третий усилитель с регистриругадим прибором, первый и второй входы второго усилителя через контакты переключателя соответственно соединены с двумя соседними выводами датчика, его общий вход подсоединен через контакты переключателя с двумя другими соседними выводами датчика, а источник питания выполнен в виде двух встречно включенных генераторов тока с общей точкой, подсоединенной через контакты переключателя к общему входу первого операционного усилителя, а два других полюса генераторов тока соедив ены соответственно с первым и вторым входами первого усилителя. На чертеже приведена структурная схема магнитометра. Магнитометр содержит гальваномагнитный датчик 1, подсоединенный через контакты переключателя 2 к источнику 3 питания, и усилителю 4 с ре- 5 гистрирующим прибором 5, операционные усилители б и 7. У операционного усилителя б первый 8 и второй 9 входы через контакты переключателя 2, соответственно соединены с двумя 10 соседними электродами 10 и 11 датчика 1 , и его общий вход 12 подсоединен через контакты переключателя 2 Ь двумя другими соседними электродами 13 и 14 датчика 1, у операцион- 5 ного усилителя 7 первый вход 15 соединен с выходом усилителя 4, а второй вход 16 с выходом первого операционного усилителя 6. Источник 3 питания выполнен ,в виде двух встречно 2П включенных генераторов 17 и 18 тока с общей точкой, соединяющей общий вход 12 операционного усилителя б, а два других полюса генераторов 17 и 18 соединены через контакты переключателя 2 соответственно с первым и вторым входами- 8 и 9 операционного усилителя б, а два других полюса генераторов 17 и 18 соединены че рез контакты переключателя 2 соответ-л ственно с первым и вторым входами 8 и 9 операционного усилителя 6. Устройство работает следующим образом. При отсутствии магнитного поля BsO на выходе операционного усилите- 35 ля б выходное напряжение Ugj,ivPaBHo нулю, так как на его первом и втором входах 8 и 9 действуют равные по величине и знаку напряжения, что.достигается выполнением пластины датчика 1 -40 в виде квадрата, симметричного относительно продольной и поперечной осей симметрии, через электроды 10 и 11 13 и 14 которого протекают одинаковые токи 3 Э( от генераторов 45 17 и 18 тока, а также благодаря симметричному включению схемы при этом обеспечивается компенсация нулевого сигнала и связанного с ним временного и температурного Дрейфа, которое JQ получено в результате того, что половины пластины датчика 1 находятся в одинаковых температурных условиях. Аналогично при воздействии однородного магнитного поля выходное на- - пряжение операционного усилителя 6 равно нулю. При воздействии неоднородного магнитного поля , сопротивление половин пластины датчика 1 изменяются из-за проявления магниторезистив- норо эффекта, однако в связи с тем, что на половины пластин датчика i действуют магнитные поля сопротивления половин пластины не раш ны между собой и на выходе усилителяжение соотн ш где А мети вите магн шени личе тока пита .след Woмм жени меря сост К усил ют н усил отри выхо соот где появляется выходное напря определяемое следующим шением: ()ядго1а 6, (1) Ug - напряжение, поступаемое с датчика на первый вход усилителя 6; Ug - напряжение, поступаемое с датчика на второй вход усилителя б, Э - ток, протекающий через половины пластин датчика 1; RO - начальное сопротивление половины пластины при отсутствии магнитного поля; - подвижность носителей тока Пластины датчика В - размеры ширины пластин датчика , Й- - величина магнитного поля, воздействующего на половину пластины с электродами 10 и 11 ftq - величина магнитного поля, воздействующего на другую половину пластины с электродами 13 и 14. ализируя выражение 1 следует заь следующее: точность и чувстьность измерений к градиенту тного поля возрастает с уменьм Р - размеров пластины, с увеием подвижности /t носителей пластины, с увеличением тока ия J ,пластины. Кроме этого ет отметить и другое, что путем тaций переключателя 2 из поло I в положение П можно изь градиент другой поперечной вляющей магнитног о поля. к было отмечено выше, с выходов телей 4 и б напряжения поступавходы 15 и 16 операционного теля 7, охваченного глубокой ательной обратной связью. Его ное напряжения lFg.| описывается ошением „ i6 и(яегасГБ; gij, - выходное напряжение операционного усилителя 7; 5 - напряжение на первом входе усилителя 7) U| - напряжение на втором вхо-, де усилителя 7; а (Т-выходное напряжение усили/i хеля б, несущее информацию о градиенте магнитного поля} выходное напряжение усилителя 4, несущее информацию о-величине воздействугещего магнитного поля.