Измеритель мгновенных значений магнитных полей с помощью датчиков холла

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ ЕСГ 1 УБЛИК(51)5 6 01 Р ЭЭ Н НИЕ ИЗО щ л. ТВУ тут ядерных и сле НАЧЕ- ОЩЬЮ ке магдля изГОСУДАРСТ 13 ЕННЪй КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТ(56) Авторское свидетельство СССРМ 530291, кл. 6 02 В 33/06, 1977.(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ МГНОВЕННЫХНИЙ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ С ПОМДАТЧИКОВ ХОЛЛА(51) Изобретение относится к техннитных измерений и предназначено Изобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для измерения мгновенных значений переменно-импульсных и постоянных магнитных полей, например, в ускорителях заряженных частиц с помощью датчика Холла (ДХ), питаемого повышенным импульсным током,Цель изобретения - повышение быстродействия измерителя мгновенных значений магнитных полей,На фиг. 1 представлена схема измерителя; на фиг, 2- эпюры измеряемого импульса и реакции цепи обратной связи на выходной сигнал.Измеритель содержит источник 1 испульсного тока и строб-импульса, датчик Холла 2, регистратор (АЦП) 3; источник 4 опорного напряжения, операционные усилителя (ОУ) 5, 6 и 7, линию 8 задержки, операционный усилитель 9, резисторы 10. мерения мгновенных значений перемен- но-импульсных и постоянных магнитных полей, например, в ускорителях заряженных частиц с помощьюдатчика Холла, питаемого повышенным импульсным током. Цель изобретения - повышение быстродействия измерителя мгновенных значений магнитных полей - достигается введением операционного усилителя 14, ключа 13 и резистора 15. Устройство также содеркит исто н 1 ик 1 импульс 1 ого тока, датчик Холла 2, регистратор 3, источник опорного напряжения 4, операционные усилители 5, б, 7, линию задержки 8, операционный усилитель 9, резисторы 10, 11, 12,2 ил,11 и 12, управляемый ключ 13, операционный усилитель 14 и резистрор 15,Первый выход источника 1 импульсного гока соединен с входом датчика Холла 2, а выход ДХ подан на вход усилителя 5, Выход этого усилителя связан с вх(1 дом усилителя б, а выход последнего - с регистратором 3. Выход усилителя б через резистрор 15 соединен с неинаер 1 ирующим входом усилителя 7, который через управляющий нормально разомкнутый ключ 13 соединен с инвертирующим входом усилителя 7 и выходом источника 4 опорного напряжения. Вход управления ключом 13 через усилитель 14 соединен с первым выходом источника 1 импульсного тока . Выход усилителя 7 через линию эадеркки на время т соединен с неинвертирующим входом усилителя 9. Инвертирующий вход усилителя 9 соединен с источником 4 опорного напряжения через рези 1684762с) оры 10, 11 и 12, Выход усилитслч 9 соединен с иноер) ирующим входом усилителя 6,Измеритель работает слсду 1 ощил обра эом,При подаче импульсного тока питания с длительностью гот блока 1 на датчик Холла 2 на выходе последнего оозникдсг имг)ульсный сигнал, пропорцио 11 дльный иэлеряемому магнитному полю В, Этот сигнал последовательно линейно г)реобразует в усилителях 5 и 6, д затем регистрирустсл о регистраторе 3 о момент посту)лепил в него строб-импульс с длителы 1 остыо - 0,1 т в конечной фазе иэмерительно 1 о импульса (сл, фиг. 2), Регистратор 3 г)редстдг)ллет собой АЦП и зачервгэет иэмсрьц елы,ый квндл данного ус гройст од. Б неш 1 иа наводки и дрейф о измерительном канале вызывают соответствующую цо)решнос 1 ь из 1.сргн)ия, Чтобы значительно снизить э)у погрешность, о измеритела реализована широкополосная задержанная отрицательная обрдтная соязь. Сигнал с выхода усилея 6 срав)1 ивается с опорным оыходныл напряжением источника 4, а их разница, усилен. ная в ОУ 7, задсрживаегся нд время г о линии 8 задержки, д эдгел цоследивдгсльно усиливдетсл в ОУ 9 и 6, В результате она так воздействует нэ вход регистратора 3, что на нем непрерывно поддерживаетсл с сщение, равное по величине опорному напрлжснию с оых)дд источника 4. Обратнал связь я вллетсл широкополостной. На 1 л- мер, при 7 = 4 мкс дозмож 11 о рсэлизовать .)олову час)от 0 - 10 кГц. В итоге 1 аводкц, дрейф, возникд)ощис в излеритель)ом ка)алс, подавляются нд оь 1 ходе соответственно полосе частот в 1000 раз на цостоянном токе и в 10 раз на 10 кГц, Обеспсче,ие устойчивости этой системы авторе)улированил, включающей элемент задержки, гребует введения о усили)ель обратной солзи и не рцион н ых элементов, в )аст ности конденсаторов,На рабочий сигнал измерительного канала цепь обратной связи не действует, так как сигнал обратной свлзи задержан на время длительности измеряел:ого импульса т.Однако, после окончания рабочего импульса на выходе (фиг, 2) возникает сигнал реакции цепи обра 1 ной свлзи на появление на выходе ОУ 6 измерительного импульса с амплитудой до 5 В, Последний приводит к перезарядке имеющихсл в цепи обратной связи конденсаторов, корректиру)оощих полосу пропускания усилителей 7 и 9, что в результате приводит к появлению на выходе ОУ 6 после окончания измеряемого импульса (фиг. 2) с)гнала ц 1 о)ивоцоложной 5 10 15 20 25 30 40 45 50 гб полярности с линейно 1 ардс)дкцим передним фронтом о пределах времени т, Начало заднего фронта это)о сигнала, амплитуда ксторого может достигать нескольких воль г, ссоте)ствуст времени когда 1 змсрлсмый импульс на выходе ОУ 6 закончился, С этого мо.гпта идет процесс обратной перезарядки корректирующих конденсаторов о цепи обрат),ой связи, 11 остол 1 нал времени этого процесса для, например, указанного случал превышает 10 мкс и, следовательно, хвост этого изменения о смещении на входе регис 1 ра)ора буде 1 существенно повышать погрешность регистрации измсрясмого импульса, если он появится г)осле предыдущего в пределах до 8 10 цосгол)ных времени с)1 ада имг 1 ульса реакции цег)и обратной связи, т.е, излсритепь имеет как бь 1 мертвое орсмл ,до 80 100 мкс), когда регистрация измеряемого полл с нормируемои малой погрешностью невозможна,В связи с этим на входе цепи обратной ссяэи между оылодг)м ОУ 6 и неинвсртирующим входом ОУ 7 включен дополнительный рсзистрор 15, а дифференциалы 1 ый вход ОУ 7 эашунгирован 1 ормально разомкнутым уцрдвллсмцм кл:о 1 ол 13, Кло замыкается. кс гда нэ его вход поступчсг через нормиру)оццй ОУ 14 импульс с выхода источника им; ульсного тока питания датчика Холла, т,с. цри появлении иэлслемого сигна 1 э на 11 оде рсгист 1)атора 3 благодаря делителю 1 нц 1)я)ке 1 ил нд реэис)оре 15 и оста)оч 1 ым споро) ивлснсл 1 кл)оча о замкнутом состоя;ии на вход цепи обратной солэи попадет црд),тически более чем нд порядок меньший си)нал по сравнению с прототипом.В рсзультае на усилители 7 и 9 цепи обратной связи нет влияния со сгороны измеряемого импульса, нет процсссд пе 1)еэарлдки корректирующих конденсаторов и нег импульса реакции цепи обратной связи непосредственно после окончания рабочего сигнала, Поскольку потенциалы точек схемы, ко 1 орыс замыкает ключ 13. близки друг другу в отсутстоие измеряемого сигнала, то работа ключа 13 не вызывает каких-либо дополнительных влияний.Усилитель 14 формирует сип)ал управлс;ния ключом 13 от импульса г)и) анил датчика Холла, который равен нескольким ос 1 льтам, т,е, напрлму)о недостаточен для срдбатыванил ключа 13, кроме того ОУ 14 обеспечивает изоляцию цепи цитания датч ка Холла от цепи упраоления ключом.Формула изобретения Измеритель мгновенных значений маг 11 игых полей с помощью датчиков Холла по дгт, со. Е. 530291, о г л и ч а ю щ и й с я тел, что, с целью по 1 н.)шенил быстродействия из507ИИПИ Гос Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ГКНТ ССС 1 роизводственно-издательский комбинзт "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 мерителя, в него дополнительно введены операционный усилитель, ключ и резистор, причем вход операционного усилителя подключен к выходу источника импульсного тока, а выход - к управляющему входу ключа, один из контактов которого соединен с выходом источника опорного напряжения и инвертирующим входом третьего операционного усилителя канала обратной связи, а второй - с инвертирующим входом того же усилителя и в первым выводом дополни тельного резистора, второй вывод которогоподключен к входу регистратора и выходу второго операционного усилителя.