Способ измерения напряженности магнитного поля

Союэ Советскии Сесвмавистическик РеспубликОП ИИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 789952(22) Заявлено 13. 09, 78 (21) 2677284/18-21с присоединением заявки Ио -(51)М. Кл.з С 01 К 33/06 О 01 й 33/02 4 осударствениый комитет СССР ло делам изобретений и открытий(71) Заявитель Физико-технический институт АН Туркменской ССР напряжение магниточувствительного четырехполюсника до получения нулевого коэффициента передачи в одном направлении и измеряют коэффициент передачи в другом направлении, по которому судят о величине напряженности 2).Недостатком известного способа является температурный и временной дрейф остаточного напряжения, что снижает точность и чувствительность измерения.Цель изобретения - повышение точности измерений.Для достижения указанной цели в известном способе измерения напряженности магнитного поля, включающем воздействие на остаточное напряжение гальваномагнитного датчика, сдвигают часТоту остаточного напряжения путем его фаэовой модуляции с частотой, отличной от частоты управляющего тока, а величину напряженности определяют по составляющей выходного сигнала с частотой управляющего .тока.Кроме того, фазовую модуляцию остаточного напряжения осуществляют изменением величины компенсирующегс его сопротивления. Изобретение относится к магнитоизмерительным устройствам, использующим в качестве первичного преобразователя гальваномагнитные датчики.Известен способ измерения магнит ного поля магниторезистивным датчиком с дополнительными электродами, шунтирующими поле Холла, в котором дополнительные электроды попеременно подключаются к различным нагрузкам, 10 а величину магнитного поля определяют по амплитуде огибающей падения напряжения на токовых электродах датчи- ка 1 .Недостатком известного способа 15 является то, что при воздействии магнитного поля сопротивление магниторезистивного датчика зависит от величины электрического поля Холла, которое для получения значительного 20 изменения кратности магнитосопротивления необходимо полностью шунтировать,в известном же способе используют именно зависимость эффекта магнитдсопротивления от электрического поля Холла, что существенно снижает точность и чувствительность измерений.Известен другой способ измерения напряженности магнитного поля, в котором воздействуют на остаточное 30(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯНа фиг. 1 приведенаблок-схемаустройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 в ,схематически изображен сдвиг частоты остаточ"лого напряжения.Устройство содержит датчик Холла1, имеющий токовые выводы 2 и 3,. соединенные с генератором переменного тока 4 с частотой щ , и холловские выводы 5 и б. Между выводом 5 иодним из токовых выводов 2 включенокомпенсирующее сопротивление 7, которое управляется генератором 8 модуляции через контакт 9. К холловскимвыводам 5 и б подсоединен фазочувствительный избирательный тракт 10 ирегистрирующий прибор 11.Устройство работает следующим образом.Датчик Холла 1 поочередно разбалансируется за счет изменения величины компенсирующего сопротивления7, значения которой подобраны такимобразом, что в одном такте .В=В а В,а в другом такте В = В - аР,Изменение осуществляется контактом 9, управляемым генератором 8модуляции, в результате этого составляющая модулируется по фазе счастотой Й , вследствие этого ее частота сдвигается и спектр разноситсяот частоты е с холловской ЭДС.Эта составляющая отФильтровывается, усиливается и измеряется фаэочувствительным избирательным трактом10 и регистрирующим прибором 11.Выходное напряжение датчика Холлаописывается выражением;вых "х"ост с чВРост где, О - выходное напряжение датвыхчика;О - холловская ЭДС;КО - остаточное напрякение,возникающее в датчикеостиэ-за асимметричностирасположения холловскихвыводов датчика, определяющие величину нескомпенсированного остатканулевого сигнала;В - постоянная Холла;иС - .толщина полупроводниковой пластины;8 - измеряемое магнитноеполе,, - управляющий ток датчика,протекающий между токовыми выводами датчика,В - остаточное сопротивлениеост(сопротивление небаланса)возникающее иэ-эа асимметричности расположенияхолловских выводов датчика.Выражение 1 представляет собой алгебраическую сумму двух составляющих,одна из которых является полезной, несущей информацию об измеряе 0 вых -ост(4) т.е. изменяется (модулируется) фаза с 0 на 1 Г; если упомянутое действие над датчиком повторять периодически с частотой Я. (фиг.1), то выходное напряжение - Овц датчика можно представить как периодическую несинусоидальную функцию, которая 40,описывается рядом Фурье, в видеф Для отражения сущности способадостаточно ограничиться первой гармоникой п=1 модулирующей частоты 9.50В связи с тем, что при воздействии измеряемого магнитного полявыходное напряжение датчика описывается выражением (1), и в силутого, что полезная составляющая,несущая информацию об измеряемоммагнитном поле В, и побочная составляющая - О (нескомпенсированныйостаток), ойределяющая величинунулевого сигнала датчика, аддитивны б 0 по отношению друг к другу, выражениеъьх" иостф з с Всовфф Рост"б 5 сов(О)ф,ф ЭРостсов(е+й.)Ь, (Ь) моМ магнитном поле, а другая - по=бочной, которая предстваляет собойаддитивную погрешность датчика.Исходя из вышеизложенного, представим выходной сигнал датчикаХолла О , при отсутствии магнит,ного поля в виде,О - О - квых о ост з остПри этом из мостовой эквивалентной схемы замещения датчика следует,10 что О является мерой определения йебаланса моста,т,е.д, (3)где. О - остаточное напряжениедатчика;Э - управляющий ток черездатчик,В - сопротивление между токовыми выводами датчика,Р- сопротивление, коммутирующее остаточное напряжение датчика.Из анализа выражения (3) следует,что если изменить величину сопротивления Рх на одинаковые приращения+ дРк то с учетом прямого и обратного раэбаланса эквивалентной схемына его выходе появляется выходноенапряжение О ь,х , определяемоевыражением,вык 0/ 036/48 Тираж 101НИИПИ Государственногопо делам изобретений113035, Москва, Ж,Помитетаи открытаушская аказ писноеССРйаб., д.4/5 лиал П 11 П"Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 где 3 - управляющий ток черездатчик 18 - измеряемое магнитное поле,й - постоянная ХоллаНФС - толщина полупроводниковойпластины датчика;Ю -. частота управляющего тока;й - сопротивление небалансадатчика, возникающее изза асимметричности датчика;Я - частота модуляции остаточного напряжения.Иэ выражения (б) следует, что полезная составляющая О 1, выходного напряжения датчика, несущая информацию об измеряемом магнитном поле, имеет частоту, отличную от частоты Оьс, определяющей нулевой сигнал датчика, вследствие чего не представляет собой трудности выделить полез,ную составляющую, например, при помощи избирательного усилителя, настроенного на частоту (в 1.Способ измерения напряженностимагнитного поля, включающий воздействие на остаточное напряжение гальва.номагнитного датчика, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьааения точности, сдвигают частоту остаточного напряжения путем его фазовой модуляции с частотой, отличнойот частоты управляющего тока, вел 14 чнну напряженности определяют по составляющей выходного сигнала с частотой управляющего тока.2.Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что фаэовую модуля 15 цию остаточного напряжения осуществляют изменением величины компенсирующего его сопротивления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеЩ 1.Авторское свидетельство СССР9 337741, кл. 0 01 й 33/02,2.Авторское свидетельство СССР1 Ф 558233, кл. С 01 й 33/02.