Магнитометр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоцналнстич вскихРеспублик(22) Заявлено 270880 (2)2980047/18-21 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет С 01 й 33/Об Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 30.07.82 Бюллетень М 28 331 УДК 621,317. ,44(088.8) Дата опубликования описания 30,0782(72) Авторыизобретения А.А.Мурадов, Д.И.Чебурков и Г.К.Ягола 13 ВХЮиХВ х 9 ИЬ 3%9 ТЫ" 13 Физико-технический институт АН Туркменской СР(54) МАГНИТОМЕТР Изобретение относится к областимагнитных измерений, а более конкретно к магнитоизмерительным устройствам, использующим в качестве первичного преобразователя гальваномагнитные датчики.Известно устройство, содержащееопорный и измерительный датчикиХолла, последовательно соединенныес нуль-индикатором, стабилизатортока и магнитомодуляционный датчик,подключенный через усилитель, фазовый детектор и исполнительный органк опорному датчику Холла, и источникрегулируемого тока, подключенный че"реэ переменное сопротивление к однойиз обмоток магнитомодуляционного датчика Г 11Его недостатки связаны с погрешностями из-за неидентичности параметров датчиков Холла,Известен магнитометр, содержащийдатчик Холла, стабилизатор постоянного тока, операционные усилителя,-сумматор, собранный на третьем операционном усилителе, и регистрирующийприбор Г 21.Однако в этом магнитометре при изменении температуры датчика возникает температурный дрейф нулевого сигнала датчика, снижающий точность измерений, датчик подвержен воздействиюсинфаэных помех, что также снижаетточность измерений,Цель изобретения - повышение точности измерений параметров магнитногополяПоставленная цель достигается тем,что в магнитометре, содержащем гальваномагнитный датчик, подсоединенныйчерез контакты переключателя к ис"точнику питания и к первому и второмуусилителям, выходы которых соединенычерез третий усилитель с регистрирующим прИбором, первый и втброй входы второго усилителя через контактыпереключателя соответственно соединены с двумя соседними выводамидатчика, его общий вход подсоединенчерез контакты переключателя с двумядругими соседними выводами датчика,а источник питания выполнен в видедвух встречно включенных генераторовтока с общей точкой, подсоединеннойчерез контакты переключателя к общему входу первого операционного усилителя, а два .других полюса генераторов тока соединены соответственнос первым и вторым входами первогоЗ 0 усилителя.На чертеже приведена структурнаясхема магнитометра,иагнитометр содержит гальваномагнитный датчик 1, подсоединенный через контакты переключателя 2 к источнику 3 питания, и усилителю 4 с регистрирующим прибором 5, операционные усилители б и 7. У операционного усилителя б первый 8 и второй 9входы через коНтакты переключателя 2,соответственно соединены с двумя 10соседними электродами 10 и 11 датчика 1, и .его общий вход 12 подсоединен через контакты переключателя 2Ь двумя другими соседними электродами 13 и 14 датчика 1, у операцион" 15ного усилителя 7 первый вход 15 соединен с выходом усилителя 4, а второй вход 16 с выходом первого операционного усилителя б. Источник 3 питания выполнен,в виде двух встречновключенных генераторов 17 и 18 токас общей точкой, соединяющей общийвход 12 операционного усилителя б,а два других полюса генераторов 17и 18 соединены через контакты переключателя 2 соответственно с первым и вторым входами, 8 и 9 операционного усилителя б, а два других полюса генераторов 17 и 18 соединены че-црез контакты переключателя 2 соответ-ственно с первым и вторым входами 8и 9 операционного усилителя 6,Устройство раббтает следующим образом.При отсутствии магнитного поляВщО на выходе операционного усилите- З 5ля 6 выходное напряжение 08 Ькравнонулю, так как на его нервом и второмвходах 8 и 9 действуют равные по величине и знаку напряжения, что достигается выполнением пластины датчика 1 -40в виде квадрата, симметричного относительно продольной и йоперечной осейсимметрии, через электроды 10 и 1113 и 14 которого протекают одинаковые токи Э = Э от генераторов 4517 и 18 тока, а также благодаря симметричному включению схемы при этомобеспечивается компенсация нулевогосигнала и связанного с ним временногои температурного дрейфа, котороеполучено в результате того, что половины пластины датчика 1 находятся в одинаковых температурных условиях. Аналогично при воздействии однородного магнитного поля выходное напряжение операционного усилителя 6равно нулю,При воздействии неоднородного магнитного поля ВО, сопротивление половин пластины датчика 1 изменяютсяиз-за проявления магниторезистивного эФФекта, однако в связи с тем,что на половины пластин датчика 1действуют магнитные поля В 14 Вйсопротивления половин пластины не равны между собой и на выходе усили теля б появляется выходное напряжение 11 ЕЬ определяемое следующим соотношением: О д аа 81гд 118 Ьк- б выходное напряжение операционного усилителя 7, напряжение на первом входе усилителя 7, напряжение на втором вхо-,де усилителя 7 выходное напряжение усилителя 6, несущее информацию о градиенте магнитного поля, выходное напряжение усилителя 4, несущее информацию о величине воздействующего магнитного поля,16(фа 4 Ьт где 0 В - напряжение, поступаемое сдатчика на первый входусилителя б,напряжение, поступаемоес датчика на второй входусилителя б,Э - ток, протекающий через половины пластин датчика 1,Ко - начальное сопротивлениеполовины пластины при отсутствии магнитного поля)ц - подвижность носителей токапластины датчика,размеры ширины пластиндатчика,6 - величина магнитного поля,воздействующего на половину пластины с электродами10 и 11,Ь - величина магнитного поля,воздействующего на другуюполовину пластины с электродами 13 и 14.Анализируя выражение 1 следует заметить следующее: точность и чувствительность измерений к градиентумагнитного поля возрастает с уменьшением 0 - размеров пластины, с увеличением подвижности р. носителейтока пластины, с увеличением токапитания Э пластины. Кроме этого,следует отметить и другое, что путемкоммутации переключателя 2 из положения "1" в положение "П" можно измерять градиент другой поперечнойсоставляющей магнитного поля.Как было отмечено выше, с выходовусилителей 4 и 6 напряжения поступают на вхоцы 15 и 16 операционногоусилителя 7, охваченного глубокойотрицательной обратной связью. Еговыходное напряжения Ц 8 описываетсясоотношением947794 формула изобретения Составитель Г.ЗмиевскаяРедактор Н.Гришанова Техред С. Мигунова Корректор т 0.Макар5645/69 Тираж 71 ВНИИПИ Государств по делам изоб 113035, Москва, ЖПодписноенного комитета СССРетений и открытий35, Раушская наб., д. 4/5 Эака Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Таким образом, удается получить информацию и об относительном градиенте исследуемого магнитного поля, причем будет определен относительныйградиентдвух взаимно перпендикулярных .поперечных составляющих магнитно го поля. Величина повышения точности 0 при измерениях будет оцениваться степенью компенсации нулевого сигналаттОст т.тОсттоОс ,5 Рыэ040 мкВостт.е, для предлагаемого магнитометра точность при измерении парамет- т 5 ровградиентов ) магнитного поля в худшем случае йовысится в 25 раз.Магнитометр обладает большой универсальностью, т.е. он может быть использован при исследовании однород ных и неоднородных постоянных, переменных, импульсных магнитных полей в широком диапазоне измеряемых магнитных полей при температурах от 300 до 2 К. 25Благодаря наличию переключателя и источника питания в виде двух генераторов тока при воздействии помех т,наводки, паразитные связи), схема магнитометра может быть перестроена в зависимости от конкретно поставленной задачи измерения. Магнитометр, содержащий гальваномагнитный датчик, подсоединенныйчерез контакты переключателя к источнику питания и к первому и второмуусилителям, выходы которых соединенычерез третий усилитель с регистрирующим прибором, о т л и ч а ю щ и йс я. тем, что, с целью повьапенияточности измерений параметров магнитного поля, первый и второй входывторого усилителя через контакты переключателя соответственно соединеныс двумя соседними выводами датчика,его общий вход подсоединен через контакты переключателя с двумя другимисоседними выводами датчика, а источник питания выполнен в виде двухвстречно включенных генераторов токас общей точкой, подсоединенной через контакты переключателя к общемувходу первого операционного усилителя, а два других полюса генератовтока соединены соответственно с первым н вторым входами первого усилителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 400860, кл. С От В 33/06, 1973,2."Я 1 птаг ФМоеы. ВюМ ."1979, 25, М 3, с.83-84,