Устройство для измерения магнит-ного поля

Союз Советскик Социалистнческик Республнк(ЦМ. Кл,з 6 01 й ЭЭ/02 с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(З)НВ 621.З 17. .44(088.8) Опубликовано 150431,бюллетень ЙФ 14 Дата опубликования описания 15,0431 А.В, РагаускасКаунасский политехнический институт им, Антанаса,Снечкуса(54) УСТРОЙСТВО ЦЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении величины индукции постоянного и переменного магнитного поля, а также при измерении величины ее градиента.Известны устройства измерения постоянных и переменных магнитных полей, содержащие два гальваномагнитных преобразователя, например датчики Холла, введенные в измеряемое поле и установленные на определенном расстоянии друг от друга, источники тока питания и регистрирующие приборы типа вольтметров 11. 15Этим устройствам присущи погрешности измерения градиента индукции магнитного поля из.-за неидентичности обоих преобразователей и режимов их работы. 20Известно также устройство, содержащее йолевой магнитотранзистор со структурой металл-диэлектрик-полупроводник-диэлектрик-металл(МДПДМ), источник постоянного тока питания, 25 импульсный генератор управляющего напряжения и выходные регистрирующие приборы 2) .Однако в данном устройстве информа.ция о средней величине измеряемой 30 индукции магнитного поля и величине ее градиента регистрируется последовательно в различные моменты времени. Поэтому при измерениях в переменных магнитных полях из-за несинхронного режима работы обоих измерительных каналов имеется динамическая погрешность измерения. Кроме того, в этом устройотве при работе в.диапазоне температур имеется погрешность из-за температурного дрейфа выходного "нулевого" уровня магнитотранзистора.Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения магнитного поля, содержащее полевой магнитотранзистор со структурой ме- талл-диэлектрик-полупроводник-диэлектрик-металл, геиератор гармонического управляющего напряжения и два регистрирующих прибора, введены два полосовых фильтра, второй генератор гармонического управляющего напряжения, частота которого отлична от частоты первого генератора управляющего напряжения, сумматор и вычитающий блок, причем выходы обоих генераторов через сумматор соединены спервым полевым электродом магнитотранэистора и через вычитающий блок соединены с вторым полевым электродом магнитотранзистора, а входы регистрирующих приборов соединены с магнитотранзистором через соответствующие полосовые Фильтры, первый5иэ которых настроен на частоту первого, а второй настроен на частоту вторЬго генератора управляющего напряжения,10На чертеже приведена Функциональная схема устройства.Устройство состоит иэ полевого магнитотранзистора 1 со структурой МДПДМс полевыми электродами 2 и 3, соединенного с источником 4 постоянноготока питания, первого 5 и второго бгенераторов гармоническихуправляющих напряжений,.сумматора 7,вычитающего блока 8, первого 9 и второго 10 2 Ополосовых фильтров, а также регистрирующих приборов 11 и 12 типа измерителей амплитуды переменного напряжения. Выходы генераторов 5 и б черезсумматор 7 соединены с полевым электродом 2 магнитотранэистора 1, а также через вычитающий блок 8 соединены с полевым электродом 3 магнитотранзистора 1. Точка соединения источника 4 тока питания и магнитотранзистора 1 через полосовой фильтр 9соединена с регистрирующим прибором11 и через полосовой фильтр 10 с ре"гистрирующим прибором 12.Устройство работает следующим образом. 35Частоты Г- и 1 б гармонических напряжений генераторов 5 и б установлены из условияУв Ф Х с Г с( е. ) огде - верхняя гармоничная частота 4 Оспектра медленно изменяющегося напряжения "нуля на входах фильтров 9 и 10,Г - верхняя граничная частота поГлевого гальваномагниторекомбинационного (ПГМР) или магнитоградиентного (МГ) эффектов. Фильтр 9 настроен на частоту Г, аФильтр 10 - на частоту Гб, причемполосы передаваемых частот фильтров не перекрываются.Управляющее напряжение 02(1), приложенное к полевому электроду 2магнитотранзистора 1, имеет видОР ( 1 ) О 5 с 0 5 (юУЙ+ О с О ь О)бСа управляющее напряжение О, приложенное к полевому электроду 3, выражается ФормулойЦЯ=О сОэиО Ф-О С 0(ю Фгде 0, Об - амплитудные значениягармонических напряжений с часто- бОтами Г) Г.В диапазоне слабых магнитных полей с величиной индукции 0-100 мГи ее градиента 0-10, при величинах Об О(300 В, магнитотранэистор 1 5 описывается с точностью + 1% выражениемО - ВРг Ж-О(акр Ь гааВО Ь)+О,й, ( где О ы - выходное напряжеане магнитотранзистора 1;уЕ - магниточувствительность магнитотранзистора 1, мТ)В - средняя по ширине магнитотранзистора 1 величина магнитной индукции измеряемогополя)7;дда - градиентная магниточув.ствительность магнитотранзистора 1, - т ,%)"ад Ь - поперечный градиент индукции измеряемого магнитного поля.При этом выходной полезный сигнал магнитотранзнстора 1, согласно выражению (1), имеет видОы) ) ЯЕЬ ОбОБсй)617 )В вагаб В 70 сОйвф. (2)Из выражения (2) следует, что в спектре выходного сигнала магнитотранзистора 1 имеются две информационные гармонические компоненты, амплитуды которых пропорциональны измеряемым величинам В и )"ай 8. Эти компоненты разделяются с помощью фильтров 9 и 1)0.Таким образом, регистрирующие приборы 11 и 12 синхронно регистрируют измеряемые величины раде и В. При переменных величинах )о 4 В(1) и В(с) требуемая величина динамической погрешности обоих синхронных измерительных каналов устанавливается соответствующим выбором ширины после эффективно передаваемых частот полосовых фильтров 9 и 10. Погрешность из-за дрейфа "нуля" исключена, так как спектры полезных сигналов и "нулевогоф сигнала на выходе магнитотранзистора 1 не перекрываются.Следовательно, в предлагаемом устройстве обеспечена синхронная работа каналов измерения постоянной или переменной магнитной индукции и ее градиента и увеличена точность при измерении двух параметров магнитного поля, Германиевые магнитотранзисторы обеспечивают вольтовую магниточувствительностьэе 2100.- вольтовую граЪдиентную магниточувствительностьмЕ)Зу с)ф 7 ОДЭО г и градиентную частоту ) 20 кГц. Использование изобре-. тения позволяет строить быстродействующие измерительные установки для контроля переменных неоднородных маг. - нитных полей по двум параметрам - величине средней индукции и ее градиента - с помощью одного прямого полупроводникового измерительного преобразователя-магнитотранзистора со структурой МДПДМ. Отличительной особенностью изобретения является синТираж 732 ПИ Государственного ко по делам изобретений 5, МосКва, Ж, РаушсПодписномитета СССРи открытийкая наб., д. 4/ ака 30 илиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 хронность работы обоих измерительных каналов и повышенная точность. формула изобретенияУстройство для измерения магнитно 5 го поля, содержащее полевой магнитотранзистор со структурой металл-ди- электрик-полупроводник-диэлектрик- металл, генератор гармонического управляющего напряжения и два регистрирующих прибора, о т .л, и ч а в щ е - е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два полосовых фильтра, второй генератор гармонического управляющего на пряжения, частота которой отлична от частоты первого генератора управляющего напряжения, сумматор и вычитающий блок, причемвыходы обоих генераторов через сумматор соединены с первым полевым электродом магнитотранзистора и через вычитающий блок соединены с вторым полевым электродоммагнитотранзистора, а входы регистрНрующих приборов соединены с магнитотранзистором через соответствующиеполосовые фильтры, первый из которыхнастроен на частоту первого, а вто-.рой настроен на частоту второго генератора управляющего напряженияИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. 1 О.В. Афанасьев и др. Магнитометрические преобразователи, приборы, установки. Л., 1972, с. 226.2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2666316/21, 26.03.79.