Цифровой измеритель магнитной индукции

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 10783 А 1 в 33/0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИДЕТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМ код, о т что, с ц иэмерени чих темп но введе ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПо ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Е 21) 3455904/18-2122) 23.06.82(46) 07.03.84. Бюл. Р 9 (72) Е.А.Андриевский, Л.Н.Лесник, Б.А.Марщаленко и Ю.Т.Чигирин (71) Институт электродинамики АН Украинской ССР(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 347704, кл. 0 01 В 33/06, 1971.2Авторское свидетельство СССР Р 367794,.кл. О 01 Я 33/06, 1970. (54)(57) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ, содержащий стабилизатор тока, датчик Холла, токовые электроды которого подключены к стабилизатору тока, преобразователь напряжение-код, счетчик и цифровой индикатор, соединенный через счетчик с преобразователем напряжениел и ч а ю щ и и с я тем,елью повышения точностий в широком диапазоне рабоератур, в него дополнительны коммутатор, блок деления,блок констант и блок управления, соединенный с коммутатором, преобразователем напряжение-код, блокомделения, блоком констант, цифровыминдикатором и вторым входом счетчика, третий вход которого соединенчерез блок деления с вторым выходомпреобразователя напряжение-код, второй вход которого подключен к выходу коммутатора, соединенного вторымретьим входами с потенциальнымиктродами датчика Холла, а четвери пятым входами - с токовымиктродами датчика Холла, а третийд блока деления соединен с выхоблока констант,10 Таким образом, выходной сигналдатчика Холла в любой момент време-,ни не будет зависеть от напряжения Изобретение относится к магнитнымизмерениям и может быть использовано для прецизионного измерения в широком диапазоне индукции постоянныхмагнитных полей,Известен цифровой измеритель магнитной индукции, содержащий источникпостоянного тока, преобразовательнапряжение-код, счетчик, блок деления, блок управления и цифровой индикатор Г 1 3.Недостатком данного измерителяявляется невысокая точность измерения из-за наличия аддитивной погрешности, обусловленной в основном напряжением неэквипотенциальности15датчика Холла,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяцифровой измеритель магнитной индукции, содержащий стабилизатор тока,датчик Холла, токовые электроды которого подключены к стабилизаторутока, преобразователь напряжениекод, счетчик и цифровой индикатор,соединенный через счетчик с преобразователем напряжение-код (.2 1.Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения, обусловленная наличиемкоммутационных всплесков, что особенно сказывается при измерении 30слабых магнитных полей, когда уровень выходных сигналов датчика Колла соизмерим с уровнем коммутационных всплесков.Кроме того, при исключении комму- З 5тационных всплесков время измеренияоказывается очень большим, порядка2 с, что обусловлено тем, что длядостижения высокой точности измерение нужно проводить после окончания 40переходных процессов, и поэтому токчерез другую пару противоположныхэлектродов датчика Холла можно пропускать примерно через одну секунду,В связи с этим измеритель нельзя 45использовать для анализа быстроизменяющихся магнитных полей.Целью изобретения является повышение точности измерений н широкомдиапазоне рабочих температур,50Цель достигается тем, что в цифровой измеритель магнитной индукции,содержащий стабилизатор тока, дат,чик Холла, токовые электроды кдорого подключены к стабилизатору тока,преобразователь напряжение-код,счетчик и цифровой индикатор, соединенный через счетчик с преобразователем напряжение-код, дополнительновведены коммутатор, блок деления,блок констант и блок упранления, 60соединенный с коммутатором, преобразователем напряжение-код, блокомделения, блоком констант, цифровыминдикатором и вторым входом счетчи. ка, третий вход которого соединен 65 через блок деления с вторым выходомпреобразователя напряжение-код,второй вход которого подключен к выходу коммутатора, соединенного вторым и третьим входами с потенциальными электродами датчика Холла, а четвертым и пятым входами - с токовыми.электродами датчика Холла, а третийвход блока деления соединен с выходом блока констант.Высокая твчность измерения ЭДСХолла обусловлена тем, что в данномцифровом измерителе магнитной индукции применена автоматическая компенсация напряжения неэквипотенциальности и отсутствует переключениетоковых и потенциальных электродовдатчика Холла, приводящее к коммутационным всплескам, уровень которыхсоизмерим с ЭДС Холла.Как известно иэ-за нременной итемпературной нестабильности параметров датчика Холла измеряется напряжение неэквипотенциальности Бппэ фкоторое является основной причинойвозникновения аддитивной погрешностиустройств на эффекте Холла,Автоматическая компенсация напряжения неэквипотенциальности достигается путем вычитания иэ выходногосигнала датчика холла Б д = ( В+ Упэ )переменного калиброванного сигнала,равного напряжению неэквипотенциальности Цпэ, определяемого в каждыймомент времени. Для нахождения напряжения неэквипотенциальности вкаждый момент времени 01,э(С) используется следующая особенность датчика Холла. Напряжение неэквипотенциальности Упэ 1 пгпэгде гп сопэпротивление неэквййотенциальности,при стабильном токе питания 1 изменяется пропорционально напряжениюна токовых электродах датчика ХоллаП= г 1 , где г - сопротинлениедатчика атолла, поскольку н каждыймомент времени сопротивление датчика Холла г (С) пропорционально сопротивлению неэквипотенциальности г .э(С) = г (С)Поэтому на сколько процентов изменится сопротивление датчика Холлаг(С), на столько же процентов изменится напряжение на токовых электродах датчика Холла Б. и напряаениенеэкнипотенциальности ПпНапряжение компенсацйй (переменный калиброночный сигнал), котороен каждый момент времени вычитаетсяиз выходного сигнала датчика Холла,будет равно 0(С) = КУ(С)К 1 г (С) = Ц(С ), где К - коэффициент компенсацйи,1078370 Составитель М,БухаровТехред Ж.Кастелевич Корректор В Бутяга Редактор А.Шандор Заказ 957/40 Тираж 711 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 неэквипотенциальности и будет пропорционален только ЭДС Холла. и - и,(с) - н(с) = е+ и,(с) --0,(с)На чертеже представлена блок-схема цифрового измерителя магнитной индукции.Цифровой измеритель магнитной индукции состоит из датчика 1 Холла, стабилизатора 2 тока, коммутатора 3, преобразователя напряжение-код 4, блока 5 деления, блока б констант, счетчика 7, цифрового индикатора 8 и блока 9 управления, при этом блок 9 управления соединен с коммутато ром 3, третий вход счетчика 7 через блбк 5 деления соединен с вторым выходом преобразователя напряжениекод 4, второй вход которого подключен к выходу коммутатора 3, соединенного вторым и третьим входами с потенциальными электродами датчика 1 Холла, а четвертым и пятым входами - с токовыми электродами датчика 1 Холла, а третий вход блока 5 деления соединен с выходом блока б констант.Устройство работает следующим образом.Сигналом начальной установки, поступающим из блока 9 управления на блоки 3, 4, 5, б, 7, имеющие элементы памяти, устройство устанавливается в исходное положение.В первый такт измерения через коммутатор 3 выходной сигнал датчика 1 Холла поступает на преобразователь напряжение-код 4, причем счетные импульсы с преобразователя напряжение-код 4 поступают на счетчик 7, В счетчике 7 после первого 40 такта будет код И 1, равный 81 п Вк 1 - КПпэгде Б - чувствительность датчикаХолла к индукции;1 - ток памяти;В - измеряемая магнитная индукция;К - коэффициент преобразованияпреобразователя напряжениекод;500 - напряжение неэквипотенцийэальности,Во второй такт измерения по сигналу блока 9 управления сигнал с токовых электродов датчика 1 Холлачерез коммутатор 3 поступает на преобразователь напряжение-ко," 4, гдепреобразуется в код,В выходном регистре преобразователя напряжение-код 4 установится код И , равныйИ = К 0 = К 1 т2 ю 11 пф где г .- сопротивление датчика Холла.В третий такт в блоке 5 деления производится деление кода И, хранящегося в выходном регистре преобразователя напряжение-код 4 на код ИЗ, хранящийся в блоке б констант, равный коэффициенту компенсации К О, Х, 1 г (С)3 0 0 0 эПосле деления кода И на код Из в блоке 5 деления установится код И равный"пэРезультат деления И из блока 5 деления в виде числа импульсов поступает на счетчик 7, где формируется с кодом И . В счетчике 7 установится код И , равный5 - И 1 Ф И 4 31 ВК 1 - К 10 яэ+пэТаким образом, температурная нестабильность и изменения во времени параметров датчика Холла йе приводят к появлению аддитивной погрешности датчика Холла, поскольку изменение напряжения неэквипотенциальности не влияет на измерение ЭДС Холла, так как вторая и третья составляющие последнего управления будут изменяться на одну и ту же величину и будут взаимно компенсироваться и (с) = и,(с) с и(с) = 81 вкк 0 (с) + к 0 (с) = Бт вкИспользование новых элементов коммутатора, блока констант и блока деления - выгодно отличает указанный цифровой измеритель магнитной индук;ции от известных, так как позволяет ;повысить их точность и быстродействие до 40 мс.