Устройство для измерения магнитных полей

Розенталь змер ения Элек(54) УСТР НИТНЫХ ПО (57) Изоб магнитоиз быть испобых импул ЗМЕРЕНИЯ МА ОЙСТВО йотносится к об ьной техники и о для измерения еоднородных и п етени ерите сти оке сла- стользован ьсных 1 н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,(21) 3884552/ (22) 17,04,85 (46) 3001.87 (72) В.М.Купр М.М.Тишуков и (53) 621,317, (56) Меерович токов линий в их магнитным чество, 1980,БРЕТЕНИЯ янных магнитных полей. Цель изобретения - повышение точности измеренийдостигается тем, что магниточувствительный датчик состоит из ферритового концентратора и постоянного магнита, между которыми установлен магнитодиод. Магнитодиодный датчик содержит магнитопровод 4, конусообразный постоянный магнит 5, ферритовыйконцентратор 6, диэлектрическую прокладку 7, немагнитный металлическийкорпус 8 с разъемом 9, Экспериментально определенная погрешность измерения заявленного устройства,возникающая вследствие неоднородности измеряемого поля, составляет1,57, 2 ил.Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и может быть использовано для измерения слабых импульсных и по тоянных магнитных полей. 5Цель изобретения - повышение точности измерения слабых импульсных неоднородных полей.Поставленная цель достигается тем, что магниточувствительный датчик состоит из ферритового концентратора и постоянного магнита, между которыми установлен магнитодиод, весь датчик помещен в немагнитный корпус.15 На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройстйа; на фиг.2 - эскиз магнитодиодного датчика. 20Устройство содержит магнитодиодный датчик 1, подключенный к.блоку питания 2, и регистрирующее устройство 3, Магнитодиодный датчик 1 содержит магнитодиод 4, конусообраз ный постоянный магнит 5, конусообразный ферритовый концентратор б, диэлектрическую прокладку 7,отделяющую магнитодиод 4 от постоянного магнита 5, немагнитный металлический корпус 8 с разъемом 9. Магнитодиод 4 помещен в зазор между постоянным магнитом 5 и ферритовым концентратором 6. При этом, ось максимальной чувствительности магнитодиода 4 совмещена с магнитной осью постоянного магнита 5 и центральной осью ферритового концентратора 6. Для обеспечения максимального уровня подмагничивающего поля, необходимо для сме щения рабочей точки магнитодиода не линейный участок его рабочей характеристики постоянный магнит 5 выполнен в виде конуса, у вершины которого расположен магнитодиод 4. А для обеспечения максимальной концентрации измеряемого магнитного поля в области расположения магнитодиода 4, при сохранении малых размеров ферритового концентратора б, последний выполнен также в виде конуса, обращенного вершиной к магнитодиоду 4. Магнитодиод 4 электрически отделен от постоянного магнита 5 прокладкой из диэлектРика 7 Для защиты от помех, вызываемых электрическим полем,магнитодиод 4 вместе с магнитом 5 и ферритовым концентратором 6 помещен в немагнитный металлический корпус 8,имеющий продольную щель для исключения появления вихревых токов, возникающих при воздействии на корпус 8магнитного поля. Корпус 8 снабженразъемом 9, к которому подключенывыводы магнитодиода 4. Устройство работает следующим об-разом.В результате воздействия подмагничивающего поля постоянного магнита 5 рабочая точка магнитодиода 4 из нелинейной области его характеристики смещается на линейный участок. Магнитодиодный датчик 1 записывают стабильным током от блока питания 2 ипомещают в измеряемое магнитное поле. Силовые линии измеряемого магнитного поля, проходя вдоль ферритового концентратора 6, концентрируются в области его усеченной вершины, где расположен магнитодиод 4. Степень концентрации определяется отношением площади основания конуса концентратора к площади его усеченной вершины. Поэтому при заданной степени концентрации размеры основания конуса концентрации 6 определяются размерами его усеченной вершины. В частности в предлагаемом устройстве диаметр усеченной .вершины концентратора б равен максимальному размеру магнитодиода 4 (1 мм). Степень концентрации задана равной пяти и, таким образом, исходя из соотношения площадей, диаметр основания концентраторов 6 равен 2,5 - 3 мм. Для сохранения заданной степени 1концентрации высота усеченного конусообразного концентратора б выбрана равной диаметру его основания.Размеры постоянного магнита 5 достаточно сделать равными размерам ферритового концентратора 6, Это определяется как малой величиной зазора между магнитом 5 и магнитодиодом 4,так и наличием ферритового концентратора б, концентрирующего в области расположения магнитодиода 4 не только измеряемое, но и подмагничивающее поле постоянного магнита 5. Так как размеры цилиндрического корпуса 8 целиком определяются суммарными размерами его содержимого, т.е. в основном ферритового концентратора 6 и постоянного магнита 5, которые, в свою очередь, определяются размерами магнитодиода 4, то эти размеры являются в предлагаемом устройстве ,достаточно малыми и составляют: вы 1287064сота цилиндра 9,5 мм, диаметр осно-вания 5 мм.При воздействии на магнитодиод 4 измеряемого магнитного поля величина его омического сопротивления изменяется пропорционально воздействующему полю. Величина падения напряжения на магнитодиоде 4 пропорциональна его омическому сопротивлению, а следовательно, и измеряемому магнитному полю, регистрируется устройством 3 .1Использование магнитодиодного датчика позволяет получить чувстви-, тельность устройства 220 В/Т. Порог чувствительности устройства определяется нестабильностью нулевого сигнала и шумами, вызываемыми наличием ферритового концентратора,и составляет 1 10 Т.Погрешность измерения магнитного поля с помощью предлагаемого устройства определяется следующим образом.Сигнал от измеряемого магнитногополя определяется по формулегде 1 - величина стабилизированностго тока;ЬКв - изменение сопротивления магнитодиода при воздействииизмеряемого поля.Отклонение 1, от номинального значения (нестабильность питающего тока) составляет 3 = 0,5 Е. Кроме то-" го, имеется случайное изменение сопротивления магнитодиода вследствие тепловых и иных шумов (Ю, ). Отноше,ние ЬК /ЬКЬ зависит от величины ЬКИ,т.е. от величины измеряемого поля, и принимается для указанного диапазона индукции в среднем равным бя =13. Таким образом, погрешность сигнала определяется как погрешность произведения 5 и составляет3 = 0,5 + 1 = 1,5.Определение погрешности измерения, возникающей вследствие неоднородности измеряемого поля, представляет сложную задачу, разрешаемую вкаждом конкретном случае с учетомстепени неоднородности и пространственной конфигурации измеряемогомагнитногополя. Экспериментальноопределенная погрешность измеренияпредлагаемого устройства, возникающаявследствие неоднородности измерямогополя, составляла = 1,57.20,Формула изобретенияУстройство для измерения магнитных полей, содержащее полупроводниковый чувствительный элемент и расположенный соосно. с ним ферритовый концентратор, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиизмерения слабых импульсных неоднородных полей, ферритовый концентраторвыполненв виде усеченного конуса,обращенного меньшим основанием к полупроводниковому чувствительному элементу, с другой стороны которогосимметрично ферритовому концентратору расположен постоянный магнит, выЗ 5 полненный аналогично в виде усеченного конуса, причем в качестве полупроводникового чувствительного элемента использован магнитодиод, осьмаксимальной чувствительности которого совмещена с осью симметрии обоихусеченных конусов, между магнитодиодом и постоянным магнитом установлена диэлектрическая прокладка, полупроводниковый чувствительный элемент,вместе с ферритовым концентратороми постоянным магнитом помещен в немагнитный металлический корпус.Тир Госуд делам Моск