Способ измерения магнитного поля магниторезистивным датчиком

(прототип),(088.в Ю.ВЩелкибразоП( Э А.П. Магнитоатели, прибоергияф, 1972,ельство СССР3/06,. 1979 ви1 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Белорусский ордена ТрудовогКрасного Знамени государственныйуниверситет им. В.И. Ленина(54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫМ ДАТЧИКОМ, в котором датчик запитывают периодическим напряжением, а величину магнитного поля определяют по величине относительного приращения сопротивления датчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, датчик охлаждают до температуры ниже 10 К, и поочередно эапитывают напряжением с меньшим значением на 30-90 меньше, и с большим значением на 10-50 больше напряжения примесного пробоя материала датчика, а величину магнитного поля определяют по сумме отно- а сительного изменения сопротивления ф датчика в магнитном поле при меньшем и при большем значениях напряжения запитки.30 Изобретение относится к магнитным измерениям и может испольэовать ся в низкотемпературной электротехнике.Известен способ измерения магнитного поля магниторезистивным дат чиком, в котором датчик помещают в исследуемое магнитное поле, а напряженность поля определяют по величине относительного приращения сопротивления магниторезистора 1 1.Недостатками способа являются температурная нестабильность нулевого сигнала и низкая чувствительность, определяемая лишь увеличением магнитосопротивления материала датчика в магнитном поле.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения магнитного поля двумя магниторезистивными датчиками, в котором датчики запитывают периодическим разнополярным напряжением одинаковой амплитуды, синхронно с ним создают поле подмагничивания, получая при этом периодические чередования положительных и ото рицательных приращений сопротивлений датчиков, по величине которых определяют величину магнитного поля 23Однако этот способ сложен в реализации, требует два датчика, блок подмагничивания, схемы модуляции и детектирования выходного сигнала, при этом его чувствительность при температурах ниже 10 К такая 35 же, как и при 300 К и не превышает чувствительности известного способа.Цель изобретения - повышение чувствительности способа измерения магнитного поля магниторезистивным датчиком при рабочих температурах ниже 10 К.Поставленная цель достигается теМ, что согласно способу измерения магнитного поля магниторезистивным датчиком, в котором датчик запитывают периодическим напряжением, а величину магнитного поля определяют по величине относительного приращения сопротивления датчика, датчик охлаждают до температуры ниже 10 К и поочередно запитывают напряжением с меньшим значением на 30-90 меньше, и с большим значением на 10-50 больше напряжения примесного пробоя материала датчика, а ве личину магнитного поля определяют по сумме относительного изменения сопротивления датчика в магнитном поле .при меньшем и при большем значениях напряжения запитки, 60Увеличение чувствительности в предлагаемом способе объясняется тем, что величина и характер измеиения сопротивления магниторезистивного датчика при низких температурах в магнитном поле зависит от величины приложенного к датчику электрического поля, а именно в слабом электрическом поле, меньшем поля низкотемпературного примесного пробоя, сопротивление датчика в магнитном поле уменьшается (отрицательный магниторезистивный эфФект), а в большем поле пробоя - увеличивается (положительный магниторезистивный эффект).Граница подаваемого на датчик напряжения меньше на 30 напряжения примесного пробоя обусловлена уменьшением отрицательного магнитосопротивления при приближении к пробою, а на 90 - напряжением шумов. Граница больше на 10 обусловлена возможностью срыва пробоя магнитным полем при меньших полях, а на 50 перегревом датчика при приложении большего напряжения.Кроме уменьшения температурной нестабильности нулевого сигнала, связанной с возможностью усреднения измеряемого магниторезистивного эффекта известными устройствами благодаря питанию датчика периодическим напряжением, в предлагаемом способе происходит дополнительная компенсация температурной нестабильности, также приводящая к повышению пороговой чувствительности. Действительно, температурное увеличение (уменьшение ) сопротивления датчика ЬВ/В о приводит к уменьшению (увеличению) относительного изменения его сопротивления маг-. нитным полем в области отрицательного магниторезистивного эффекта ЬВ В дН -- и величениюу ео о (уменьшению) в области положительного магниторезистивного эффекта+ + ЬВ УВ + др Во Во НоСуммарное изменение сопротивления датчика будет равнон н т т откуда видно, что температурное изменение сопротивления датчика суммируется с противоположными знаками, что приводит к уменьшению температурной нестабильности измерений.На фиг.1 показана форма напряжения, которым запитывают магниторезистивный датчик; на фиг.2 - градуировочный график для датчика, изготовленного из п-арсенида галлия.Примером практической реализации предложенного способа может служить измерение магнитного поля сверхпроППП "Патентф, г.ужгород, ул. Проектная,л водящего соленоида при Т = 4,2 К магниторезистивным датчиком, изго. товленным из п-арсенида галлия с концентрацией носителей 4,6 10 см Напряженность поля низкотемпературного примесного пробоя в таком датчи ке 9 В/см. Датчик помещают в рабочий объем соленоида и на него периодически. подают напряжение, форма которого показана на фиг.1, обеспечивающее напряжен ость электрического 10 поля в датчике 1 В/см и 10 В/см. Определяют относительное уменьшение сопротивления датчика магнитным полем при напряженности электрического поля 1 В/см и относите.зное увеличе ние - при 10 В/см.Величину магнитного поля определяют по градуировочному графику (фиг.2) зависимости суммы относительного изменения сопротивления датчика магнитным полем в допробойном и послепробойном электрическом поле. Так, в магнитном поле напряженностью 3 кЭ относительноеуменьшение сопротивления датчика приэлектрическом поле 1 В/см составляет 5 и увеличение при 10 В/см - 5.Сумма относительного изменения сопротивления датчика 10, следова-.тельно, абсолютная чувствительностьв данном случае в два раза превьаааетчувствительность способов, основанных на определении магнитного поляпо величине относительного увеличения сопротивления датчика в магнитном поле. Таким образом, предложенный способ обеспечивает измерение более слабых магнитных полей, чем известныйспособ.