Магнитометр

О П И С А Н И Е (и) Я 6007ИЗОБРЕТЕ Н ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сова Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 16.01.74 (21) 1987044/26 М. Кл.- "6 присоединением зая осударствеиный комитет 23) ПриоритетОпубликовано 30.05,76 авета Мииистров СССРио делам изебретеиий и открытий 1.31 88,8 53) юллетень Ло Лата опубликования описания 21.06.7(72) Авторы изобретени П. А. Назаров и И, В, Путято физико-технический институт АН Туркменской ССР1) Заявите 4) МАГ МЕТР то предлагаемыимя идентичными ная обмотка кажа к холловским й датчика, а втои подсоединены причем первичра измерительного и подключены к противоположных квипотенциальных ыи зонд 1 магнитометрака Холла 2. Датчик Холл Изобретение относится к магнитным измерениям и может использоваться для измерения постоянных магнитных полей.Известны магнитометры, содержащие датчик Холла, в которых термостатирование элемента Холла осуществляется путем непрерывного омывания его трансформаторным маслом. Температура масла поддерживается постоянной с помощью жидкостного термостата 1.Однако такие устройства имеют большие размеры магниточувствительного органа (измерительного зонда), а это приводит к невозможности производить измерения в малых объемах и узких зазорах.Известны магнитометры с использованием шестиэлектродных элементов, с четырьмя входными и двумя выходными электродами 2). Однако в них можно уменьшить температурную погрешность только при большом количестве элементов Холла,Известны магнитометры для измерения постоянных магнитных полей, содержащие шестиэлектродный датчик Холла с двумя токовыми и четырьмя холловскими электродами, регулируемый источник питания, выход которого через резистор подключен к токовым электродам датчика, два,переменных резистора, каждый из которых включен между одним из токовых и одной парой холловских электродов измерительной схемы и трансформатор а измерительного гр акта, вторичная обмотка которого соединена с входом измерительной схемы, вторыми входами включенной па 5 раллельно резистору, расположенному в токовой цепи датчика 31.Однако с изменением температуры окружающей среды в них изменяется резистивнаясоставляющая остаточного напряжения, по 10 стояночная Холла и сопротивление датчикаХолла. Это приводит к температурной погрешности и снижает точность измерения.Цель изобретения - повышение точностиизмерения.15 Это достигается тем, чмагнитометр снабжен двтрансформаторами, первичдого из которых подключенэлектродам одной из гране20 ричные включены встречнок входу источника питания,ные обмотки трансформатотракта включены согласнохолловским электродам25 граней, раоположенным в эточках.На чертеже приведена схема предлагаемогомагнитометра,Измерительн соЗО стоит из датчи а 2представляет собой полупроводниковую пластину с двумя токовыми 3,3 и четырьмя холловскими 4,4 и 5,5 электродами. К токовым электродам 3,3 подключается регулируемый источник питания 6. Холловскце электроды 4,4 и 5,5 образуют две цепи: цепь измерения и цепь управления,В цепи измерения к холловским электродам 4,4 и 5,5 подключается трансформатор 7 измерительного тракта, имеющий две одинаковые первичные и одну вторичну 5 о обмотки. Электроды 4,4 подключаются к одной первичной обмотке, а электроды 5,5 - ко второй. Вторичная обмотка трансформатора 7 подключается к усплцтелю 8 с регус 5 ируем 55 м коэффициентом усиления, ца выходе которого находггся измерительный прибор 9. Регулирование коэффцццента усиленц сцг 5 цгсг 55 8 осуществляется блоком 10 с помощью сигнала, снимаемого,с шунта 11.В цепи управления к холловским электродам 4,4 и 5,5 подключаются два идентичных трансформатора2. Электроды 4, 5 подключаются к первичной обмотке одного грансформагора, а электроды 4,5 - к первичной обмотке другого трансформатора. Вторичные обмотки трансформаторов соедиця 5 огся встречно и подкл 5 очаются к узкополош 5 ому х силителс) 13, сигнал с которого поступе На Олок упзаВлен и 5 14, последн Р 5 й подкл к) а етс 5 и и с.- точнику питания 6 и используется для регсгцрования напряжения источника при изменении температуры окружающей среды.Переменные резисторы 15 и 16 служат для выравнивани 5 потенциалов электродов 4,4 и 5,5 соответственно при отсутствии магнитного Боля.Магнитометр работает следуОщим образом.При Подкл 50 чении измерительного зонда 1 к источнику питания 6 через датчик Холла 2 протекает ток управления. При отсутствии магнитного поля фиксированной температуре окружающей среды с помощью переменных резисторов 15 и 16 производится первоначальное выравнивание потенциалов электродов 4,4 и 5,5 соответс пвенно, т. е. утр аня ется суммарная резистивная составля 50 ща 5 остаточного напряжения датчика Холла. При этом напряжение между электродами 4 и 5 становится равным напряжени 50 между электродами 4 и 5, а так как эти электроды подключаюгся к двум идентичным трансформаторам 12, вторичные обмотки которых включены встречно, то напряжение на входе усилителя 13 равно нул 50. В этом случае, черсз измерительный зонд 1 протекает ток уг 5 равления 1 упр ц устацсзливаетс 5 Оцрс;ссгецца 5 температура датчика Холла То.Измерительный зонд 1 вносится и .;5 агц иное поле, индукцию которого необходимо измерить. На выходны.с электродах 4,4 и 5,5 появляются напряжения, пропорционагы 5 ые измеряемой индукции магнитного поля (э.д.с. Холла). Эти напряженця складываются с помощью трансформатора 7, затем суммарное напряжение усиливается усилителем 8 и по.дается на вход измерительного прибора 9.В цепи управления при появлении э.д.с.Холла сигнал не возникает, так как э.д.с.5 Холла, возникающие,на электродах 4,4 и 5,5,равны между собой и на выходе трансформаторов 12 общее напряжение от этих э.д.с. рав- НО ПУЛ 50.При изменении температуры окружающей 10 среды, вследствие температурной зависимости физических парах 5 етров датчика Холла, происходит перерасПределение потенциалов на электродах датчика. При этом напряжение между электродами 4 и 5 уже не равно 15 цацряжени 5 о между электродами 4 и 5, и навыходе трансформаторов 12 появляется сигнал. Эгот сигнал подается на вход усилителя 13, усиливается этимсцлителем и через блок управления 14 поступает в цепь управ лс 55 ия регулируемого источника питания 6.Величина и полярность выходного сигнала блока управления 14 зависит от величины и направления изменения томператхры датчика Холла от,первоначального значения Та Вы ходцой сигнал олока управления 14 управляет регулируех 5 ых 5;5 сточником питания 6. В результате этого ток управления датчика Холла увеличивается или уменьшается в зависмо;ти От знака о 1 клонения температуры Зо дат Ика от первоначального значения Т,. Процесс цзмеценсия тока управления продолжает;я до тех цор, пока температура датчика Холла це достигает своего первоначального значения ТоЗ 5 Поскольку температура То датчика Холладостигается при токе х правления, отличающемся от тока Уур то необходимо измецить коэффициент усиления усилителя 8 в сторону, противоположную измецени 50 тока 40 управления. Для этого с 5 цунта 11, включенцого в цепь управления измерительного зонда 1, снимается сигнал, пропорциональный току правления, и подается ца блок 10 регулировацця коэффициента ситения усилителя.45Ф 0 р ма ц 3 0 сб з с.с ц 5 5Магнитометр, содержащий шестиэлектродцый датчик Холла с дв.555 токовыми и четырьмя холловскцми электродами, регули руемый исто Нцк питания, свыход которого через резистор цодклкгчеп к токовым электрода. дятчиес 1, два це 1 земенных резиСтора, каждый цз сотоз.х включен между одним из токоььх и о;ц 5 ой парой холловских электро дов измерцтелы 5 ой схемы и трансформатораизмерительного тракта, вторичная обмотка которого соедццса с входом измерительной схемы, вс)рс 5 вход которой включен параллелы 50 резистору, расположенному в токозой 60 цепи датчика, отл ц и а ющий с я тем, сто, сцелью повышения точности измерения, он снабжен двумя идентичными трансформаторами, первичная обмотка каждого из которых цодкгпочена к холловским электродам одной 65 цз граней датчика, а вторичные включеныб И 007 Составитель Е. Измайлов Техред 3. Тараненко Корректор И. Позняковская Редактор Е. Караулова Заказ 1323:18 Изд.1378 Тираж 1029 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская паб., д. 45Типография, пр. Сапунова, 2 встречно и подсоединены к входу источника питания, причем первичные обмотки трансформатора измерительного тракта включены согласно и подключены к холловским электродам портивоаоложных граней, расположенным в эквипотенциальных точках.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе. 1. Г. В. Бордо и др. Магнитометр с датчиком Холла. - Приборы и техника эксперимента, 19 б 8,1.2. Э. А. Меерович и др. Групповая работа датчиков Холла, находящихся в оптимальном режиме, - Электричество, 1971,4.3, Авт. свид,230964, б 01 К 33,Об, 1966 (прототип) .