Датчик магнитного поля

Союз СоаетсннхСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ(22) Заявлено 040679 (21) 2775723/18-25с присоединением заявки Но(23) Приоритет 6 01 й 33/02 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 10881(54) ДАТЧИК МАГНИТНОГО ПОЛЯ Изобретение относится к магнитным измерениям.Известен датчик магнитного поля, действие которого основано на эффекте магнитосопротивленияДатчик выполнен в виде диска из полупроводникового материала 1 .Недостаток датчика заключается в его невысокой точности.0Наиболее близким к предложенному является датчик, который предназначен для измерения вертикальной составляющей магнитного поля. Этот датчик содержит чувствительный элемент с электродами, магнитная ось которого постоянно ориентируется по вертикали с помощью маятника, укрепленного в системе карданова подвеса. На маятнике укреплены также компенсационный магнит и система демпфирующих магнитов, 2 О перемещающихся при колебаниях маятника в непосредственной близости от неподвижно закрепленной проводящей поверхности (тар алка иэ отожженной меди) Г 21. Недостаток известного датчика заключается в его невысокой точности. Цель изобретения - повышение точности измерений. 30Цель достигается тем, что в датчике магнитного поля, содержащем полупроводниковый чувствительный элемент с двумя электродами и систему демпфирования, чувствительный элемент выполнен в виде шара, на наружной поверхности которого по образующей диаметральной плоскости нанесен опоясывающий слой проводящего материала, а перпендикулярно диаметральной плоскости по радиусу шара, выполнен сквозной канал, при этом один электрод закреплен на опоясывающем слое проводящего материала, а второй электрод размещен в сквозном канале и жестко закреплен в центре шара. На фиг. 1 изображен, датчик; на фиг. 2 - принцип действия датчика.Датчик представляет собой чувствительный элемент в виде шара 1, выполненный из полупроводникового материала, обеспечивающего эффект магнитосопротивления, на наружную поверхность которого в виде пояса нанесен тонкий слой проводящего материала 2. Проводник, закрепленный на этом слое, является одним электродом 3. Другим электродом 4 является проводник,закрепленный в центре шара 1 в каналеО 15 20 25 ЗО 55 60 5 и изолированный от его стенок изолятором б. Нижняя часть 7 шара 1 выполнена из материала с большим удельным весом и выполняет роль груза.Шар 1 целиком погружен свободноплавающим в жидкость 8, которая заключена в закрытом корпусе 9.Предполагают, что датчик помещен во внешнее магнитное поле и его вертикальная составляющая Й приложена в точке О - центре шара 1. Рассматривают часть шара 1, ограниченную по ее поверхности слоем проводника в виде пояса, а снизу и сверху условными сечениями 10 и 11 (на фиг. 2 - заштрихованная область),Эту область разбивают на большое число дисков Корбино и рассматривают любые два из них, например, граничные диски 12 и 13, лежащие в разных плоскостях.Максимальный эффект магнитосопротивления наблюдается в диске Корбино в направлении, перпендикулярном току,поэтому диск 12 может регистрироватьне величину вертикальной составляющей Й, а величину ее проекции Нна найравление О, которое перпендикулярно плоскости диска 12, и следовательно, перпендикулярно току в нем.Аналогично, диск 13 может регистрировать величину проекции Й на направление О. Если рассмотреть другие диски Корбино, на которые разбита область, то можно придти к выводу,что каждый из них регистрирует величину проекций одного и того же вектора Й на различные направления. Если устремить число таких дисков к бесконечности и принять во внимание,что все они включены квазипараллельно (у них один общий электрод - центральный, а в качестве другого служит слой проводящего материала, нанесенный на боковую поверхность сферы),то в результате получают интегральный эффект, т.е. регистрацию величины вертикальной составляющей Й. Так как сопротивление полупроводника пропорционально зависит от величины Й, то измеряя его, можно определить величину вертикальной составляющей.Используя описанный датчик, можно получать результаты, которые не зависят от его угловых перемещений в пространстве,. вызванных различными случайными воздействиями. Это объясняется следующими факторами.ДаТчик инвариантен к малым угловым гй.ремещениям относительно вертикального направления 02 (фиг.2). Это объясняется следующим образом. ПредпоЛагают, что в результате малого углового перемещениянаправление Озанимает положение 02. Если до этогодиск 13 регистрировал проекцию н 2 то теперь уже он регистрирует не На величину искомой вертикальной составляющей Й, Аналогично можно было 35 40 45 50 бы указать любой другой диск, который при повороте на определенныйугол регистрирует величину искомойвертикальной составляющей Й 2. Поскольку число таких дисков в пределебесконечно и все они включены какбы параллельно, то в результате получается интегральный эффект, т.е.регистрация величины искомой вертикальной составляющей Й. Под малыми угловыми перемещениями понимаются перемещения с, которые численно не превосходят величину угла раствора сС т.е.должно выполняться условие сбсе,Для того, чтобы обеспечить выполнение условия с 6 66, чувствительныйФэлемент полностью погружен свободно- плавающим в жидкость, которая выполняет роль демпфера и гасит (хотя и не до конца) возникающие из - за случайных воздействий динамические колебания. Так как чувствительный элемент выполнен в виде шара, то сопротивле ние трения в жидкости при этом минимальное. Нижняя часть шара 7 играет двоякую роль: во-первых, она дополнительно демпфирует динамические колебания чувствительного элемента, а во-вторых, благодаря ей при статических угловых перемещениях чувствительный элемент все время занимает положение, при котором направление совпадает с вертикалью. Таким образом, принцип построения датчика и меры по стабилизации его положения в пространстве позволяют измерять вертикальную составляющую магнитного поля, полностью исключая при этом влияние случайных воздействий на результаты измерения. Это позволяет повысить точность, отказаться от сложного анализа результатов измерения с помощью методов теории слу- чайных процессов, сократить время, необходимое для измерения, и получать более достоверную информацию о величине вертикальной составляющей магнитного поля. Формула изобретения Датчик магнитного поля, содержащий полупроводниковый чувствительный элемент с двумя электродами и систему демпфирования, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерений, чувствительный элемент выполнен в виде шара, на наружной поверхности которого по образующей диаметральной плоскости нанесен опоясывающий слой проводящего материала, а перпендикулярно диаметральной плоскости по радиусу шара выполнен сквозной канал, при этом один электрод закреплен на опоясывающем слое проводящего материала, а второй855559 аказ 69 з.г ВНИИП тираж Подпис ПП "Патент", г, Ужгород, Ул. Проектная и электрод размещен в сквозном каналеи жестко закреплен в центре шара. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе