Устройство для измерения постоянного магнитного поля

О П И С А Н И Е и 892383ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоцнапистическнкРеспубпнк(22) Заявлено 21.0480 (21) 2912397/18-21 с присоединением заявки ЭЙ 6 01 В 33/06 3 Ъсуаарстаанав комитет.М (088,8) Дата опубликования описания 23,1281(Бй) устройство для измерения постоянногоиАгнитного поля Изобретение относится к магнит.ным измерениям и может использоваться для измерения магнитных полей в широком диапазоне изменения температуры окружающей среды и величины магнитного поля. Известно устройство для измерения магнитного поля, содержащее датчик Холла, который расположен в зазоре16 ферромагнитных стержней, и управляемое переменным током. Переменное холловское напряжение усиливается и демодулируется с помощью фазочувствительного детектора. Постоянный ток с выхода детектора поступает на две катушки обратной связи. Поле, создаваемое этими катушками, использует" ся для компенсации измеряемого маг, нитного поля, таким образом, датчик Холла работает здесь как нуль"индикатор и, следовательно, погрешность устройства практически не зависит от отклонения чувствительности дат 2цика Холла от температуры окружающей среды 11,Однако с изменением температурыокружающей среды изменяется резистивная составляющая остаточного нап"ряжения датчика Холла. Это приводитк температурной погрешности (мультипликативная составляющая) и снижаетточность измерения устройства, особенно при широком диапазоне измене"ния температуры окружающей среды,Цель изобретения - повышение чув"ствительности и точности измеренияпри широком диапазоне изменения температуры окружающей среды.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для измеренияпостоянного магнитного поля, содер"жащем последовательно соединенныеусилитель, регистрирующий прибор ииндукционные катушки, намотанныена Ферромагнитные концентраторымагнитного поля с расположенным между ними магниторезистором, а такжеформула изобретения 3 8делитель напряжения, ферромагнитныеконцентраторы магнитного поля выполнены охватывающими с обоих сторонтолько часть поверхности магниторезистора, третий электрод которогорасположен на границе площади магниторезистора, охваченной ферромагнитнымиконцентраторами, а вход усилителяподключен к третьему электроду магниторезистора и средней точке делителя напряжения.На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства.Трехэлектродный магниторезистор 1размещен в зазоре между ферромагнитными стержнями 2, являющимися концентраторами магнитного поля. Ферромагнитные стержни 2 выполняются такимобразом, чтобы они охватывали толькополовину поверхности магниторезистора 1. Третий электрод припаивается ксередине магниторезистора 1 на границе площади, охваченной ферромагнитными стержнями 2, Поверх ферромагнитных стержней 2 наматываются индукционные катушки 3, которые включаются квыходу усилителя 4 последовательно с регистрирующим прибором 5,показания которого пропорциональны измеряемому полю.Входной сигнал усилителя снимается отсреднего электрода магниторезитора1 и средней точки делителя напряжения, выполненного из термостабильныхрезисторов 6. Магниторезистор 1 и делитель напряжения включаются к выходу источника 7 питания.Как видно. из схемы, магниторезистор 1 и резисторы 6 включены в мостовую схему, Плечами моста являютсятермостабильные резисторы 6 и сопротивления верхней и нижней части ( от среднего электрода) магниторезистора 1. Мостовая схема питается от источника 7 питания. В диагональ моста включен вход усилителя 4Устройство работает следующим образом.При отсутствии измеряемого магнитного поля мост уравновешен и на вхо" де усилителя 4 сигнал отсутствует. При помещении магниточувствительного элемента в измеряемое магнитное поле равновесие моста нарушается, так как магнитный поток в основном будет пронизывать только верхнюю часть .магниторезистора 1 и,следовательно,увеличится сопротивление верхней части магниторезистора от среднего электрода. При этом появится сигнал на 92383входе усилителя 4. Выходной сигналусилителя 4 через регистрирующий прибор 5 подается на индукционные катушки 3, Поле, создаваемое этими катушками, используется для компенсации измеряемого магнитного поля,Ток в индукционных катушках 3 будет увеличиваться до тех пор, покаизмеряемое магнитное поле в зазоре1 в не будет равным полю тока индукционных катушек и, следовательно, не наступит равновесие моста.Таким образом, магниторезисторработает как нуль-индикатор и показание прибора 5 будет пропорционально измеряемому полю.При изменении температуры окружающей среды изменяется общее суммарное сопротивление магниторезистора, Однако вследствие того, что приизменении температуры окружающей среды одинаково изменяются сопротивления верхней В и нижней 1 части отивсреднего электрода магниторезисто 1 а, соотношение этих сопротивлений- шф- не изменяется при широком диайшвпазоне изменения температурь 1 окруЖающей среды.При изменении температуры окрузожающей среды равновесие моста ненарушается, так как условя равновесия моста имеет видйу К;йжн Взз где В, Вм- сопротивления верхнейи нижней части магниторезистора 1; К , В -. сопротивления плеч моста, образованных термостабильными сопротивлениями 5.Таким образом, изменение темпе- ратуры окружающей среды не вноситпогрешность при измерениях и, следовательно, повышается гочность измерения. Устройство для измерения постоянного магнитного поля, содержащее. последовательно соединенные усили- Ы тель, регистрирующий прибор и индукционные катушки, намотанные на ферромагнитные концентраторы магнитного поля, с расположенным между ни"5 892383 Фми магниторезистором, а также дели- щади магниторезистора, охваченнойтель напряжения, о т л и ч а ю щ е е- ферромагнитными концентраторами, ас я тем, что, с целью повышения чув- выход усилителя подключен к третье-ствительности и точности измерения му электроду магниторезистора ипри широком диапазоне изменения тем- %. средней точке делителя напряжения.пературы окружающей среды, ферро- Источники информации,магнитные концентраторы магнитного принятые во внимание при экспертизеполя выполнены охватывающими с обоих 1. Вайс Г. Физика гальваномагнитсторон только часть поверхности , ных полупроводниковых приборов и ихмагниторезистора,третий электрод 16 применение, -"Энергия", 1974, с.189,которого расположен на границе пло- рис.4-1-12,Составитель Е.ДанилинаКорректор Г.Назаров ктор И.Юрковецкий .ТехредЛ. Пекарь ПодписноеСССР Тираж 735сударственного комитета и изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская на 250/б 9 ВНИИПИ по д 113035