Трехкомпонентный датчик магнитного поля и способ его изготовления

СОЮЗ СОВЕТСНИХ,СОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК А 19 1)4 СО КЗЗ 06 АНИ ЛЬСТ 4 тут ядерных в и В (088,свиде601 К П.Саване льство ССС33/02, 1980 ГНИТЕНИЯ гнитосся к може ителения м ользоваться для ией ложнои кон х, Цель из ости измер Фигур обрет ых полей смалых объ раси ышение то ение функ ональных возмож из магниточувстеи.ительост ат 10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ПЮТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИ(54) ТРЕХКОМПОНЕНТНЬЙ ДАТЧИКНОГО ПОЛЯ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТО(57) Изобретение относи измерительной технике и БРЕТЕНИЯ ных элементов 1,2,3, корпуса датчика 4 магнитного поля, каркаса 5, полого немагнитного куба 6, состоящего из граней 7, термодатчика 8, кисти нагревателей 9, Способ изготовления трехкомпонентного датчика магнитного поля включает операции ориентации магниточувствительных элементов, их установку и фиксацию, установку и ориентацию контейнеров датчика, установку полого полукуба, с центром в точке сведения осей магниточувствительных элементов крепление термодатчика внутри полого куба, склеивание граней полого куба с магниточувствительными элементами, удаление блоков ориентации, крепление на наружных гранях подогревателей, электрический монтаж, сборку контейнера, заполнение контейнера тве деющим компаундом.2 с,п,ф-лы,З ил.У 7Изобретение относится к магнитнымизмерениям постоянных и переменныхмаГнитных полей, в частности, с использованием трехкомпонентных датчиков магнитного поля,Целью изобретения является повышение точности измерения магнитногополя без увеличения габаритов датчика, расширение Функциональных воз Оможностей и упрощение технологии изготовления.На фиг.1 схематично показан трехкомпонентный датчик магнитного поля,(компаунд, заполняющий тело датчика, 15показан прозрачным)ф на фиг,2 и 3 -последовательность операций по изготовлению предлагаемого датчика,На фиг.1-3 обозначены: 1,2 и 3магниточувствительные элементы, 4 - 20корпус датчика, 5 - каркас, 6 - полый немагнитный куб, 7 - пластинкиграни, из которых выполнен куб 6,8 - термодатчик, 9 - нагреватели,расположенные на гранях куба 6 (на 25фиг. 1 изображены три нагревателя награнях куба, на невидимых гранях куба расположены еще три нагревателя),10, 11 и 12 - блоки ориентации магниточувствительных элементов 1, 2 и 3,3013 - опорная фигура (пространственный угол), 14 - основание контейнера, 15 - полукуб, составленный изпластинок-граней 7, 16 - точка сведения центров магниточувствительныхэлементов 1,2 и 3, 17 - крышка контейнера, 18 - внешний соединительный кабель,Трехкомпонентный датчик магнитного поля состоит иэ трех магниточувствительных элементов 1,2 и 3, расположенных в теле датчика 4, причем онвыполнен в виде расположенного в теле датчика 4 на каркасе 5 пологонемагнитного куба 6, собранного из 45пластинок-граней 7,имеющих форму усеченных четырехгранных пирамид с уголом наклона граней 45 , во внутренней полости куба 6 на одной из граней расположен термодатчик 8; а натрех других взаимно ортогональных гранях - магниточувствительные элементы 1,2 и 3, магнитные оси которых ортогональны опорным плоскостям теладатчика 4, а с внешней стороны куба 6на его гранях установлены соединенные55последовательно нагреватели 9 в видеплоских катушек иэ бифилярно скрученного провода. Для изготовления датчика используется способ, включающий ориентацию магниточувствительных элементов 1,2 и 3 датчика 4 в магнитном поле с помощью блоков 10,11 и 12 ориентации в опорной фигуре 13 (пространственный угол) относительно соответствующих ортогональных плоскостей, При этом на опорной фигуре 13 устанавливают и соответственно ориентируют основание 14 контейнера датчика 4, жестко закрепляют на нем каркас 5 датчика 4, на каркасе 5 устанавливают полый из трех гранец полукуб 15 так, чтобы центр куба б совпал с точкой 16 сведения центров магниточувствительных элементов 1, 2 и 3, расположенных на соответствующих пластинках- гранях 7, затем внутри полукуба 15 на одной из граней закрепляют термодатчик 8, после чего с помощью блоков 10, 11 и 12 ориентации три взаимно ортогональные пластинки-грани 7 с магниточувствительньми элементами 1, 2 и 3 сводят вплотную к полукубу 15, склеивают с ним и между собой, образуя целый куб 6, удаляют блоки 10, 11 и 12 ориентации, крепят на наружных гранях куба 6 подогреватели 9, проводят общий электрический монтаж, сборку контейнера, состоящего из основания 14 и крышки 17, ориентированного относительно опорной фигуры 13, заполняют контейнер через отверстия в верхней части крьппки 17 твердеющим компаундом, формируют тело датчика 4, после чего удаляют элементы 14 и 17 контейнера. Устройство работает следующим образом.Датчик 4 магнитного поля содержит (фиг,1) три ортогональноориентированных магниточувствительных элемента 1,2 и 3, расположенных на внутренней поверхности куба 6. Магнитные оси магниточувствительных элементов ортогональны также опорным плоскостям датчика 4, Куб 6 позволяет изолировать элементы 1,2 и 3 от воздействия компаунда, заполняющего тело датчика 4. На гранях куба 6 размещены резистивные нагреватели 9, которые представляют собой плоские катушки, намотанные бифилярно скрученным проводом. Все катушки соединены последовательно и подключены к контактным площадкам на каркасе 5,НалиФормула чие катушек позволяет исключить влияние магнитного поля нагревателей на результаты измерения магнитного поля. Куб изготовлен иэ одинаковых пластинок 7, представляющих собой четырехгранные пирамиды с наклоном граней 45 , Это позволяет изготовить из них правильный по форме куб.Таким образом, куб, внутри которого расположены магниточувствительные элементы 1,2 и 3, выполняет функции камеры термостата, нагреватели подключают к устройству регулирования температуры, а рабочую точку термостатирования выбирают с помощью термодатчика 8, находящегося внутри куба 6,Такое выполнение датчика 4 позволяет снизить температурную погрешность и устранить воздействие на чувствительные элементы 1,2 и 3 компаунда, заполняющего тело датчика.Способ осуществляют следующим образом.В опорной фигуре 13 устанавливают и соответственно ориентируют основание 14 контейнера датчика, на котором с помощью технологических шипов жестко закрепляют каркас 5. На каркасе 5 имеются контактные площадки для подпайки электродов элементов датчика и проводов внешнего соединительного кабеля и угловой вырез для укрепления на нем полукуба 15. Каркас 5 располагают по центральной вертикальной плоскости на основании 14 контейнера, Полукуб 15, собранный иэ трех пластинок-граней (например, медных), устанавливают в угловой вырез каркаса 5 и фиксируют так, чтобы центр 16 дополненного целого куба совпадал с точкой сведения центров магниточувствительных элементов 1,2 и 3, определяемой взаимно ортогональным перемещением элементов тремя блоками 10, 11 и 12 ориентации в опорной фигуре 13, Это легко осуществляется при предварительном сведении элементов 1,2 и 3 блоками 1 О, 11 и 12 ориентации вплотную с полукубом 5 и склеиванием в этом положении полукуба 15 с каркасом 5 с последующим отодвиганием блоков 10, 11 и 12 ориентации обратно, Затем на жестко закрепленном полукубе 15 закрепляют элементы, например термодатчик 8 на внутренней поверхности одной из граней полукуба, Следующая операция включает све 90656 6дение с помощью блоков 10, 11 и 12ориентации в опорной фигуре 13 трехортогонально ориентированных плас 5тинок-граней 7 с магниточувствительными элементами 1, 2 и 3 вплотнуюк полукубу 15 и их взаимное склеивание. В результате образуется целыйкуб 6 с установленными внутри него10 магниточувствительными элементами1,2 и 3, которые строго ориентированы относительно опорных плоскостей фигуры (пространственного угла) 13. Ненужные большие блоки 10,15 11 и 12 ориентации отделяют от граней куба 6, Затем снаружи на кубе 6устанавливают нужные элементы, например подогреватели 9 в виде плоскихкатушек на каждой из граней, куба 6.20 Шесть таких катушек, намотанных иэбифилярно скрученного провода, приклеивают к граням куба 6 и соединяютпоследовательно, Затем производятобщий электрический монтаж датчика,25 что относительно просто осуществить,поскольку доступ к датчику свободен,На соответствующие контактные площадки на каркасе 5 подпаивают электродыэлементов датчика и проводов внешнеЗ 0 го соединительного кабеля 18, Послеэтого устанавливают верхнюю крьппку 17 контейнера и через верхнее отверстие в крышке заливают твердеющийкомпаунд, Конечными операциями явля"35ются удаление элементов 14 и 17 контейнера и срезание технологическихшипов каркаса 5,изобретения 40Трехкомпонентный датчик магнитного поля, содержащий три ортогонально расположенньм магниточувст"вительньм элемента, например преоб раэователя Холла, укрепленных на гранях немагнитного куба, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повьгшения точности измерения, немагнитный куб выполнен полым и собран изпластинок-граней в форме усеченныхчетырехгранных пирамид с углом наоклона граней 45 , во внутренней полости которого на одной из гранейрасположен термодатчик, а на трехдругих взаимно ортогональных гранях -,магниточувствительные элементы, свнешней стороны куба на всех граняхустановлены соединенные последовательно нагреватели в виде плоских1 490656 г ч1 Ь ставитель А,Дивеевхред Л.Олийнык орректор С,Чер Редактор А,Лежнин Заказ 3752/54 тираж 713 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 катушек из бифилярно скрученного провода,2. Способ изготовления трехкомпонентного датчика магнитного поля, включающий ориентацию магниточувствительных элементов датчика в магнитном поле с помощью блоков ориентации, установку и Фиксацию магниточувстви тельных элементов вместе с блоками ориентации в опорной фигуре относительно ортогональных плоскостей, формирование тела датчика, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и упрощения, на опорной Фигуре устанавливают и соответственно ориентируют основание контейнера датчика, жестко закрепляют на нем каркас датчика, на каркас устанавливают полый иэ трех граней полукуб, определяют взаимноортогональным перемещением элементов в опорной фигуре точку сведенияосей магниточувствительных элементов,устанавливают центр полукуба с точкой сведения центров, затем внутриполукуба на одной из граней закрепляют термодатчик, с помощью блоковориентации при магниточуяствительныхэлемента сводят вплотную к полукубу,склеивают с ним и между собой, образуя целый куб, удаляют блоки ориентации, крепят на наружных гранях куба подогреватели, проводят общийэлектрический монтаж, сборку контейнера, ориентированного относительноопорной фигуры, заполняют контейнертвердеющим компаундом, Формируя телодатчика, после чего удаляют элементы контейнера.