Способ измерения деформации в магнитном поле

(54) СПОСОБ ИЗМЕМАГНИТНОМ ПОЛЕ(57) Изобретение ся к измерибыть испольотно технике ожет тель нии де переме ер при при измер х сильных ей, напри оводящих обретения чет прибл и овано слови ых магн исследовании систем. ных гнит верхель повышение точносения условий граОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС дуировки к условиям функционированиядатчика на объекте, Это достигаетсятем, что в градуировочном устройствепластину деформируют до каждого иззаданных значений деформации и одновременно подвергают при каждом изэтих значений воздействию магнитногополя различной величины, После градуировки датчик закрепляют на объекте, пропускают через продольные контакты 1 и 2 пластины из полупроводникового материала ток от стабилизированного источника и измеряют напряжение на продольных 1 и 2 и поперечных 3 и 4 контактах пластины, как ипри градуировке. Деформацию определяют с учетом снятых на градуировочном устройстве зависимостей между напряжениями на контактах и величинойдеформации, 2 ил. С".3 1511590 Изобретение относится к измерите; льной технике и может быть использовано при измерении деформаций в условиях сильных переменных магнитных полей, например при исследованни сверхпроводящих магнитных систем.Целью изобретенияявляется повышение точности за счет приближения условий градуировки к условиям функци 10онирования датчика на объекте, что достигается тем, что в градуировочном устройстве пластину деформируют до каждого из заданных значений деформации и одновременно подвергают при каждом из этих значений деформациивоздеиствию магнитного поля различноивеличины.На фиг.1 представлен используемыйдля измерения деформаций датчик, общий вид, на фиг.2 - семейство кривых,получаемых при градуировке этого датчика по предлагаемому способу,Способ осуществляется следующимобразом, 25Датчик, выполненный в виде пластин из полупроводникового материалапрямоугольной формы с продольными ипоперечными омическими контактами 14, расположенными соответственно на 30серединах коротких и длинных сторонпрямоугольника, устанавливают в градуировочное устройство, позволяющеесоздавать заданные значения деформации, В качестве такого датчика можетиспользоваться, например, тензочувствительный слой из монокристаллической пленки германия р-типа проводимости толщиной 0,1 мкм, нанесенныйна подложку из полуизолирующего арсенида галлия и имеющий размеры сторон прямоугольника бх 2 мм. Датчикориентируют относительно силитовыхлиний магнитного поля так, чтобы егоплоскость была перпендикулярна этим 45линиям, а направление деформаций совпадало с направлением длинных сторонпрямоугольника. Датчик растягиваютдо получения первого заданного значения деформации, пропукают через50продольные контакты 1 и 2 ток от стабилизированного источника и измеряют 4 контактах 3 и 4 сильно зависит от величины индукции магнитного поля (за счет эффекта Холла) и слабо зависит от деформации (за счет пьезоэлектрического эффекта Холла).Затем измерения повторяют при различных величинах индукции магнитного поля для следующего заданного значения деформации и т.д. В результатеградуировки получается семейство кривых, каждая из которых построена вкоординатах напряжение на продольныхконтактах 1 и 2 - напряжение на поперечных контактах 3 и 4 и соответствует одному значению деформации, какэто показано на фиг.2,После получения на градуировочномустройстве указанных зависимостей датчик устанавливают на исследуемом объекте, пропускают через продольныеконтакты 1 и 2 ток от стабилизированного источника и измеряют напряженияна продольных и поперечных контактах1 - 4. При этом за начало координатпринимают значения напряжений, полученных на объекте в отсутствие исследуемой нагрузки и магнитного поля,При воздействии на объект основной нагрузки и переменного во времени магнитного поля измеряют напряжения на продольных и поперечных контактах 1 - 4 и находят точку в системе тех же координат, что и при градуировке,соответствующую измеренным напряжениям, Через эту точку проводят прямую параллельно касательной к ближайшей кривой из ранее полученного семейства, По положению этой линии относительно ближайших к ней слева и справа кривых методом интерполяции определяют деформацию,Предлагаемый способ измерения деформации позволяет повысить точностьза счет того, что при расшифровке показаний датчика используются такие данные из семейства градуировочных характеристик датчика, которые получены в условиях, наиболее приближенных к реальным условиям функционирования датчика на объекте.55 напряжения на продольных и поперчныхконтактах 1 - 4. Напряжение на продольных контактах 1 и 2 существеннозависит как от деформации (за счеттензоэффекта), так и от магнитногополя (за счет эффекта магнитосопротивления), Напряжение на поперечных Использование предлагаемого способа для исследования объектов криоэнергетики, атомной энергетики, других подобных им объектов научных исследований позволяет получить более достоверные данные о деформациях конструкции в момент воздействия самих151 магнитных полей, которые не могутбыть получены другим способом. Составитель Н.Тимошенкоедактор М.Циткина ТехРед М,Дидык КоРРек Черн аказ 5891/44 НИИПИ Госуда Тираж 683 Подписное омитета по изобретениям и открытия осква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 твенного 113035,при ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент". г.ужгород, ул. Гагарина, 101 Формула изобретенияСпособ измерения деформации в магнитном поле, заключающийся в том, что датчик, выполненный в виде пластины из полупроводникового материала с продольными и поперечными контактами, деформируют в градуировочном устройстве, воздействуют на него магнитным полем, пропускают через продольные контакты ток от стабилизированного источника и измеряют напряжения на продольных и поперечных контактах,1590 6датчик закрепляют на объекте и вновь пропускают ток и измеряют те же напряжения, а деформацию определяют с 5учетом снятых на градуировочном устройстве зависимостей, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности за счет приближения условий градуировки к условиям функционирования датчика на объекте, в градуировочном устройстве пластину деформируют до каждого из заданных значений деформации и одновременно подвергают при каждом из этих значений 15 деформации воздействию магнитного поля различной величины.