Способ измерения напряженности магнитного поля Советский патент 1982 года по МПК G01R33/06 

равной нулю, и разность сигналов при сдвиге фаз тока и напряжения полезной составляющей, равной .180°, при этом полезную составляющую определяют по значению тока, пропускаемого через выводы,датчика, и величине воздействующего магнитного поля,. а побочную составляющую определяют при значении упомянутого тока и зна чениях входного и остаточного сопротивлений датчика, Для раскрытия сущности необходимо отметить выражение для выходного сигнала гальваномагнитного датчика на примере датчика Холла (нилсеприве денное справедливо и для магниторезисторов и магниторекомбинационных датчиков) RH + 3„-/6,(-1) ВЬ1г о в Зо%ст- -о с выходной сигнал; составляющая нулевого сиг нала; полезная составляющая; рабочий ток датчика; остаточное сопротивление нулевого сигнала; воздействующее на датчик магнитное поле; постоянная Холла; С - толщина полупроводниковой пластины датчика. При этом, если через обе противоположные пары выводов датчика соответственно и одновременно пропускать равные токи, частота, фаза и амплиту да которых Строго постоянны, то в ре зультате этого на противоположных парных выводах датчика возникают соответственно напряжения U, описываемые выражениями А22 - 8ЫХ 22--Лм- оост- 0- -В.;-(2) R Ч 33 8b.x зз зз о ост-Jo т-В, (3) где -АЗЗ напряжения на парны выводах датчика; и Ндз - сопротивление между парными выводами датчика. Из анализа выражений (2) и (3) видно, что два последних слагаемых отличаются .от выражения (1) тем, чт в них появились составляющие и и U23 напряжения, создаваемые током датчика о на соответствующих парах выводах датчика, кроме того, знаки перед полезной составляющей в выражениях (2) и (3) противоположные. Это связано с тем, что датчик Холла обладает свойством гиратора. Поэтому если оба напряжения, определяемые вы ражениями (2) и (3), подать на вычитающее .устройство, на его выходе получим напряжение и , описываемое выражением . . 23о4т-в. И) где выходное напряжение вычитающего устройства,, при условии, что К 22 23 Таким образом, способ измерения напряженности магнитного поля включает следующие операции, приемы и режимы их проведения. При отсутствии магнитного поля пропускают через одну пару выводов датчика ток Эо г а на другой паре выводов замеряют и устанавливают Ёеличину нулевого сигнала UQ и знак таким образом, чтобы сдвиг по. |фазе между этим напряжением и током Зд был равен нулю. Пропускают ток Зд через другую пару выводов датчика, а на другой паре выводов замеряют и устанавливают величину нулевого сигнала UQ и знак аналогичным образом, как в предыдущей операции, при этом регулировка осуществляется подбором значения сопротивления, компенсирующего величину нулевого сигнала UQ, изменением направления и-значения тока Эо до тех пор, пока UQ в обоих случаях не станут одинаковыми по значению и знаку,Пропускают одновременно через обе пары выводов датчика ток Jg и при воздействии магнитного поля В 7 О получают и выделяютсоставляющие Од 22и UAUS/ описываемые выражениями (2) и (3). Выделенные составляющие ,22И поступают на входы вычитающего устройства, с выхода которого снимают информативную .составляющую , пропорциональную величине воздействующего магнитного поля В/ и по ней определяют величину напряженности магнитного поля. На фиг. 1-3 представлены структурные схемы устройств, реализующих предлагаемый способ. Устройство содержит датчик Холла 1, выводы 2 и 3 которого соединены через разделительный трансформатор 4 с генератором тока 5, между одним из выводов 2 и 3 включено компенсирующее сопротивление 16, устанавливающее величину нулевого сигнала датчика UQ и ее фазировку с током питания, значение которого регулируется,резистором 7, к выводам.2 и 3 включены первичные обмотки 8 трансформатора 9, вторичная обмотка 10 которого подключена к входу фазочувствительного тракта 11 с регистрирующим прибором 12, Устройство работает следующим образом. При отсутствии магнитного поля,В через Пары выводов 2 и 3 протекает .ток 30 , создающий на этих выводах падение напряжения UJ и Цд уу,опк сываемые выражениями Аи-о гг о осг «33 0-ост. Ь) Во вторичной обмотке 10 трансфор матора 9 напряжение отсутствует, та как: первичные обмотки 8 включены встречно и в них протекают равные токи Од 22 и ид23 ПР этом На выход фазочувствительного тракта 11 Qbif равно нулю. При воздействии магнитного поля Ъ О равенство токов в первичных . обмотках 8 трансформатора 9 нарушается и на выходе фазочувствительног тракта 11 появляется выходное Hanpa ние, определяемое выражением где Кпер - коэффициент передачи измерительной цепи, состав ленной из трансформатора 9 и фазочувствительного тракта 11. Регистрирующим прибором 12 измеряют величину выходного напряжения, пропорциональную магнитному полю В. На фиг. 2изображено другое устройство, первичным измерительным преобразователем которого является магннторекомбинационный датчик, остальные элементы, блоки, их назначение, цифровые обозначения и их функционирование аналогичН.о предьадущему устройству. На. фиг. 3 изображено устройство, использующее в качестве первичного преобразователя магниторезис ор. Ге нератор тока 5 подключен непосредст венно к выводам 2 и 3 магниторезистора 1, К этим лее выводам 2 и 3 подключена пара делителей 7 и первичные обмотки 8 идентичных трансформа торов 4 и 9, а вторичные встречно включенные обмотки 10 подсоединены вход-фазочувств1ительн6го тракта И, который соединен с регистрирующим прибором 12. Следует отметить, что коэффициенты деления делителей 6 подобраны таким образом, что на обмотках 10 трансформаторов 4 и 9 выходные напряжения . и Ug определяются в видеR,. U4 o-«ocTВ-. 1й) U9 3o-RocT- 3o-p--B. Э) Как видно эти напряжения U и Ug сходны с напряжениями Ug. и Ug (2) и (3), в связи с чем все последующие действия над приведенными напряжениями и. и и 9 совпадают с действиями вышеприведенных устройств {фиг. 1 и 2).. Предлагаемый способ позволяет увеличить чувствительность ;гчмерений. Кроме того, позволяет создать нивер-. сальный метод измерения напряженности постоянного, переменного и импульсного магнитного поля как гальваномагнитными датчиками, и измерительными преобразователями, основанных на других измерительных эффектах с четной или нечетной характеристикой преобразования, в результате чего становится возможным стандартизация и унификация устройств, реализующих способ, благодаря чему улучшается их серийноспособность и ремонтопригодность . Формула изобретения 1.Способ измерения напряженности магнитного поля гальваномагнитными датчиками, основанный на получении выходного сигнала датчика, содержащего сумму и разность полезной и побочной составляющих с последующим . их сложением, по результату которого судят о значении измеряемого магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью увеличения чувствительности измерений, псхпезную и побочную составляющие получают одновременно при пропускании через парные выводы датчика тока одной амплитуды и частоты. . 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ И и с я тем, что из полезной и побочной составляющих формируют сумму и разность, сумму сигналов при сдвиге фаз тока и напряжения нйлезной составляющей,равной нулю, и разность сигналов при сдвиге фаз тока и напряжения полезной составляющей, равной 180°, при этом полезную составляющую определяют по значению тока, пропускаемого через выводы датчика, и величине воздействующего магнитного поля, а побочную составляющую определяют при значении упомянутого тока и значениях входного и остаточного сопротивлений датчика. Источники информации, принятые во.внимание.при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 328786, кл. G 01 R 33/06,, 1970. 2.Авторские свидетельство СССР N 789952, кл. G 01. R 33/06, .