Устройство для измерения индукции переменного магнитного поля

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н мтоФскомю свидетельству и 875319 Соеэ СоветекнкСоциалнстнческннРеспублик(1)М. Кд. ( 01 Р 33/06 с прнсоеднненнею эаяви М 9 кудзращней еитвт СОВР ю ймэи нзефетфн 1 н еткрвай54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕР ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТ И ИН ПОЛ мере Изобретение относится к магнито 1 вз 1 мерителъной технике и может быть использовано для из ния магнитных полей,Как известно, цри использовании датчиков Холла, для измерения переменныхмагнитных полей, в контуре, образованном холловской цепью возникает индупированное ими напряжение. Это нааряжвние приводит к снижению точности измерений. При питании переменным током,частоты хонловскао напряжения и напряженна, индуцированного в хоаловской цепи магнитном полем различны й могутбыть легко разделены ири помощи избирательной цепи.Известно устройство, включающее допойннтельные компенсационные контуры,которые представляют собой рамки, конструктивно объединенные с датчиком. Каждая иэ рамок расположена. симметричйоотносительно линии, на которой расположены входные или выходные электроды.Ток питйнив датчика подводят к свобод.ному входному электроду и движку потенпиометра, выходное напряжение снимается аналогичным путем Г 1 .Однако расположение контуров вокругдатчика приводит к увеличению ширины ф датчика, а неизбежное пересечение контуров увеличивает толщину датчика, что не всегда приемлемо, особенно при измерениях магнитных полей в малых объемах и узких зазорах. Кроме того, необходимость симметри лого расположения рамок, вызывает трудности прецеэионного перемещения проводников и закрепления хеИзвестно также устройство, котороевключает в себя датчик Холла и компенсационную петлю образованную одним или нескопъкими витками провода размещенную в одной плоскости с датчиком Холла, 30.оказывающуюся таким образом под воздействием приложенного к датчику переменного магнитного поля Г 23Однако, вследствие неоднородности магнитного поля, напряжения индуцируемые8753 25 45 в холловской цепи датчика и в расположенной рядом компенсационной петле различны по величине и компенсация оказы ваетси недостаточно полной.Цель изобретения - повышение точнос-5ти измерения индукции переменных магнитных полей.Поставленная цепь достигается тем,.что в устройство для измерения индукции переменного магнитного поля, содержащее датчик Холла, последовательно соединенные со средней точкой делителя .напряжения усилитель переменного тока,выпрямитель и регистрирующий прибор,а выход делителя напряжения соединен схолловской цепью датчика Холла черезпервый конденсатор, дополнительно введены катушка индуктивности и второй конденсатор, причем катушка индуктивностиподключена к токовому электроду датчика Холла, первый конденсатор включенмежду холловским электродом и выходомделителя, а вход делителя соединен через второй конденсатор с токовой цепьюдатчика.Повышение точности измерения достигается за счет, того, что площади холловс-кого и токового индукционного контурапронизываются одним и тем же магнитным потоком. Отсутствие добавочной ком 30пенсационной петли приводит к уменьшению габаритов датчика, упрощает его конструкцию и облегчает его использэваниевнутри объемов криостатов,На чертеже изображена блок - схемаустройства для измерения индукции переменного магнитного поля.Устройство для измерения индукции переменного магнитного поля содержит датчик 1 Холла, первый конденсатор 2, второй конденсатор 3 переменной емкости,делитель напряжения, состоящий из резистора 4 и переменного резистора 5, усилитель 6 переменного тока, выпрямитель7, регистрирующий прибор 8, источник 9питания и катушка 10 индуктивности,Устройство работает следующим образом,Токовые электроды датчика 1 Холлаподключены к делителю напряжения такимобразом, чтобы протекающие через вход 50делителя, т, е. резистор 4 токи, индуцированные в холловской и в токовой цепяхбыли направлены встречно. Первый и второй конденсаторы 2 и 3 служат для электрической развязки по постоянному току ,55холловской и токовой цепей, Для обеспечения сдвига фаз токов, протекающих через резистор 4, на 1800, один из кон 19 4денсаторов, а именно второй конденсатор 3 (чтобы сопротивление холловской цепи оставалось неизменным), делается переменной емкости. Изменяя сопротивление резистора 5 добиваются компенсации индукцированной в холловской цепи наводки, Таким образом, варьируя, при отключенном источнике 9 питания, значениямиемкости конденсатора 3 и сопротивления резистора 5, добиваются минимальных показаний регистрирующего прибора 8, т, е. максимальной компенсации индуци рованного в холловской цепи напряжения. Катушка 10 индуктивности необходима, чтобы не пропускать индуцированный в токовой цепи переменный ток через источник 9 питания, в случае применения источника питания с малым внутренним сопротивлением (генератора тока),Отметим, что протекание тока, индуцированного в токовой цепи вызывает появление на холловских электродах добавочного напряжения Холла 0 , которое вносит ногрешность в измерения. Поэтому предлагаемое устройство целесообразно использовать в тех случаях, когда добавочное напряжение Холла 01 было.значительно меньше напряжения, индуцируемого в холловской цепи магнитным полем 0, т, е, чтобы выполнялось условие - (с 1 .оиТак как О 1: 3.,д;дбгде 52 - плошадь петли, образованнойхолловскими выводами;38-- скорость изменения магнитной ,а ав"андукций так якд где Й - постоянная Холла;В - магнитная индукция;б- толщина датчика;Я- площадь петли, образованнойтоковыми выводами;Х- полное сопротивление цепи,состоящей из сопротивлениямежду токовыми электродамидатчика, конденсатора 3 и резисторов 4 и 5 то1Следовательно, условие -СС 1 выполУняется при Й875319 Составитель Г, СеменовТехред М, Голинка Коррект ктор Г. Волко аро Заказ 9327/71 Тираж 735 ИИПИ Государственного комипо делам изобретений и отк 035, Москва, Ж, Раушска дписно та СССРытий набд, 4/.5 ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 или Для эпитаксиального арсенидгаллиевогодатчика Хола с Ю = 10 мкм = 10 фм,%Вусловие-сс 1 легко выполнимо есливеличинувыбрать порядка несколькихдесятков килоом, Отметим, что увеличивая сопротивление резистора 4, а значит и полное сопротивление 2 можнодобиться выполнения условия С(для любых значений , В и .Д .Использование предлагаемого устройст.ва повышает точность измерения переменных магнитных полей при питании отисточника постоянного тока за счет того, что плошади холловского и токовогоиндукционного контура пронизываютсяодним и тем же магнитным потоком.Отсутствие добавочной компенсационнойпетли не вызывает увеличения габаритовдатчика, что особенно важно при исследовании магнитных полей в малых объемах и узких зазорах (например, в зазорах электрических машин, магнитных головках и т. д.), упрощает его конструкцию и технологию изготовления датчикаи облегчает его использование внутриобъемов криостатов,формула изобретенияУстройство для измерения индукциипеременного магнитного поля, содержашее датчик Холла, последовательно соединенные со средней точкой делителянапряжения усилитель переменного тока,выпрямитель и регистрируюший прибор, 5 а выход делителя напряжения соединенс холловской цепью датчика Холла черезпервый конденсатор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительновведены катушка индуктивности,и второйконденсатор, причем катушка индуктивности подключена к токовому электродудатчика Холла, первый конденсатор включен между холловским электродом и вы ходом делителя, а вход делителя соединенчерез второй конденсатор с токовой цепью датчика. Источники информации,0 принятые во внимание при экспертизе 1. Панчищин Ю. М., Усатечо С, Г.Измерение переменных магнитных полей.Киев, "Техника", 1973, с, 78-79.25 2. Афанасьев Ю. В., Студенцов Н, В.,Щелкин А, П, Магнитометрические преобразователи, приборы, установки. "Энергия", Ленинградское отделение, 1972, ЗО 202 20