Датчик градиента напряженности магнитного поля

Союз Соеетскик Социалистических РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ оц 788060 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 23.0577 (21) 2487565/18-21с присоединением заявки Ио(51)М. Кл. 6 01 И 33/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения С.С,Суханов, И.Н.Сапранков и А.А.Мурадов Физико-технический институт АН Туркменской ССР(54)ДАТЧИК ГРАДИЕНТА НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ Изобретение относится к магнитнымизмерениям, а более конкретно - к измерениям градиента напряженности магнитного поля. Оно может быть приМенено при исследовании постоянного магнитного поля, а также в магнитной дефектоскопии,Известны датчики градиента магнитного поля, содержащие две пары электродов, одна из которых расположена 10на торцовых гранях датчика, а втораяна противоположной стороне пластиныи смещена относительно центра симметрии пластины 1.Однако этот датчик имеет недостаточную чувствительность.Цельизобретения - повышение чувствительности измерений.Поставленная цель достигается тем,что в датчик, содержащий полупровод" 20никовую пластину, симметричную относительно двух ортогональных осей, идве пары подключенных к ней электродов, одна из которых размещена напродольных торцах пластины симметрично продольной оси симметрии введенпятый электрод, расположенный в центре пластины, а два электрода второй пары - в тсчках, смещенных относительно осей симметрии пластины н 30 расположенных симметрично относительно ее центра.На чертеже схематически изображен датчик.Датчик представляет собой полупроводниковую пластину 1, токовые электроды 2 и 3 подсоединенные к противоположным торцовым граням датчика, токовый электрод 4 расположен в точке пересечения продольной и поперечной осей симметрии пластины,холловские электроды 5 и б разнесены Иа равные расстояния от поперечной оси симметрии пластины и размещены на противоположных гранях датчика.Датчик работает следующим образом, Токовые электроды 2 и 3 соединяют между собой, источник питания 7 присоединяют к электродам 2 и 3 и электоду 4. В случае симметрии пластины через пластину 1 датчика протекают два равных управляемых тока, направления которых указаны на чертеже. При отсутствиы магнитного поля (Н:О) на электродах 5 и 6 имеются два приблизительно равных по величине и по знаку потенциала, поэтому разность потенциалов, снимаемых с холловских электродов 5 и б,будет близка к нулю,т.е.вели,чина нулевого сигнала датчика будетСормула изобретения минимальна. Следовательно,сопротивле ние небаланса В" этого датчика имеет минимальное значение.При воздействии на датчик исследуемого неоднородного магнитного поля с напряженностью вблизи холловских ,электродовН и Н (как показано на чертеже) на холловских электродах 5 и 6 датчика появляются холловские ЗДС Ц и Ц- постоянная Холла;- толщина пластиныдатчика - величина управляемого токачерез датчик;- значения напряженности исследуемого магнитного поля вукаэанных точках.Благодаря расположению холловских электродов 5 и б на расстоянии 8 на противоположных боковых гранях датчИка и в силу нечетности эфФекта Холла, с 23 этих электродов снимается разность холловских ЭДС, пропорциональная градиенту исследуемого магнитного поля. где В - расстояние между холловскими электродами 5 и 6. 35 Ввиду того что нулевой сигнал датчика будет минимальным, то температурная нестабильность нулевого сигнала будет также минимальна. ЕромЕ то О го, в предложенном датчике уменьшение температурной нестабильности нулевого сигнала наблюдается за счет термокомпенсации внутри датчика, вследствие аналогичной температурной зависимости участков датчика.Сопротивление между электродами ( Г) предлагаемого датчика, можно представить в виде следующего выраже- ния В общем случае данные Функциональной зависимости могут быть аппроксимированы и записаны в видег=,цИ+Ы,;т)Так как симметричные области датчика находятся в одинаковых температурных условиях, а сам датчик изготовлен из одного кристалла в едином технологическом цикле, то температурная зависимостьбудет близка к зависимости г, что позволяет поддерживать минимальной величину нулевого сигнала, снимаемого с электродов 5 и 6. Датчик градиента напряженности магнитного поля, содержащий полупроводниковую пластину, симметричную относительно двух ортогональных осей, и две пары подключенных к ней электродов, одна из которых размещена на продольных торцах пластины симметрично продольной оси симметрии, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введен пятый электрод, расположенный в центре пластины, а два электрода второй пары - в точках, смещенных относительно осей симметрии пластины и расположенных симметрично относительно ее центра.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР .Р 340987, О 01 й 33/06 1970.788060,ираа 1019 енного комитетаретений и открыт 5, Раушскаянаб акаэ 8346/54 ВННИПК Государст по делам иэоб 113035, Москва, й