Магнитометр

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) ПриоритетОпубликовано 2 и Государстаенный комитет Соаета Ииннстроа СССР оо делам иэооретений н отхрогтий. А. Назаров и С менской ССР г)"г, ". физико-технический институт А 1 71) Заявитель 54) МАГНИТОМЕ(",обла изм тносит Изобретениерения постоянны о магнитных полей гошью элел(егто.)Известные уст в Холла,ройства, основанные кта Холла в полупр ия постоянного магн оводни- итного ьзовании эффах для измере поля обладают существенным недостатком: с изл,енением температуры окружающей среды изменяются резистивная составляющая остаточного напряжения, постояная Холла и сопротивление элемента Холла, Это приводит к увеличению мультипликативной состав ляюшей температурной погрешности таких магнито метров,Наилучшнл средством снижения температурной погрешности магнитометров, основанных на элементе Холла, является термостатирование первичного преобразователя.Вместе с тел применение термостатирования, помимо усложнения конструкции прибора, почти всегда приводит к сушественному увеличению габаритов магниточувствительного органа (измерительного зонде) и, такггл образом, может свести на нет одно из основных преимушеств элементов Холла - возможность производить измерения в малых объемах и узких зазорах,Белью настоящего изобретения является устранение температурной нестабильности характеристик элемента Холла в процессе измерения, а также повышение чувствительности магнитометра йри измерении ностоянных магнитных полей.Поставленная цель достигается тем, чт устройство снабжено двумя идентичнылш трансформаторами, вторичные обл(отки которых включены между собой встречно, а первичные обмотки - согласно и связаны с выходными цепями элелентов Холла одна непосредственно, а другая - через делитель, и звеном регулирования, состояшил из селективного усилителя и фазочувствительного органа, включенным между общим выходом элементов Холла и регулируемым источником переменного напряжения, выход которого через щунт связан с усилителели первичной обмоткой трехоблоточного трансформатора.10 остоящее из узкоподос с больщил коэффициен Очувствительного орган и нал фазочувствитедьн ся в цепь управления ия, с и 11фаз го усилитеом усиления12. ВыходупрДля вь гулирован теля 9 по Ой С одае О орг на егулируемения Э. о опия (2) в цепь рета усиления усидияжение, пропорцитоку управления полнения усл ия коэффицие ного зо 5 водится наулмарному апряж ения ают рави окальное элементо ютивлени ми.о поля и олла Соверщенно О элелентов Холлаяичные Холлаокружающей среого српротивлеция альянсе выравниваи б т. е, устративна составляю ения элементов чере йэмерите;.ь-. ок уп авления хся стао держива Если щей сре., товс ти физи зависимо ментов Х Холлаый з олла и этом случае1 протекает апов ние потеХолла, чтразности ед а Т ОПа чертеже приведена электрическая схема предлагаемого устройства.Измерительный зонд 1 магнитометра постоянного поля состоит иэ .двух элементов Холла 2, включенных по выходным цепял встречно. Входные цепи элементов Холла подключены к выходу регулируемого источника переменного напряжения 3 через трехобмоточный трансформатор 4. Па выходе одного иэ элементов Холла (наиболее чувствительного) включается делитель напряжения 5, служащий для выравнивания напряжений между точками ав и вб при внесении измерительного зонда 1 в магнитное поле. Переменное сопротивление 6 служит для выравнивания потенциалов точек а и б при отсутствии магнитного поля. К выходным цепям элемента Холла 2 соответственно подключены два идентичных трансформатора 7, у которЫх первичные обмотки друг относительно друга включены согласно, а вторичные- встречно.Выход двух соединенных трансформаторовподключается к входу измерительного при 6 ора 8 через усилитель измерительного тракта 9 с регулируемым коэффициентом усиления, Регулирование коэффициента усиления усилителя 9 производится в функ ЗО/ ции от суммарного тока управления эдементов Холла 2. Сигнал о величине тока управления снимается с щунта 10.С целью регулирования тока управления в зависимости от измерения температуры окружающей среды в предлагаемом устройс ьве предусматривается зве регулироваисточника переменного напряПри подключении измерит 3 к источнику переменного н через элемент ы Холла проте токи управления, так как соп элементов вь;браны одинаКов11 ри отсутствии лагнитног ировацнои температуре Ы С Пол:ОЩЬЮ ПЕРЕМЕНПпроизводится первонач ие потенциалов точек а яется суммарная резис цая остаточного напряж и устанавливаупр оная температура элементо Измерительный зонд 1 вносится в магнитное поде, индукцию которого необходимо измерить. На выходе каждого из элементов Холла, возникает напряжение, пропорциональное измеряемой индукции магнитного пола. Вследствие разброса чувстви тельностей, используемых элементов Холла в измерительном зонде 1, при наличии магнитного поля производится выравнивание потенциалов точек а и б с помощью делителя 5.Согласно включению выходных цепей элементов Холла 2 и обмоток трансформаторов 7 (первичные обмо-.ки - согласно, а вторичные - встречно) общее напряжение, получаемое от измерительного зонда 1, на входе измерительного прибора Я может быть представлено выражением где К коэффициент пропорциональности;. Р + Рх х1- среднее значение постох янного Холла элементов;- суммарный ток управления эдеупрментов Холла; К - коэффициент усиления усилитеусля измерительного тракта; В - индукции измеряемого магнитного поля. Из уравнения (1) следует, что условием пропорциональности выходного сигнала усилителя 9 тодько индукции измеряемого магнитного поля является.видно, если н.мдература не изленяется, то, постоиэлементов нод х,ильными.тся температура Окружаю .дедствие температурнойческих параметров элеоисходит перераспр.деле,на электродах элементов о сопровождается появлени тенциадов между точками а и ал попадает иа вход усилите478274 Магнитометр, содержащий измерительный зонд на двух элементах Холла, вклю 10ченных встречно по выходным цепям, регулируемый источник переменного напряжения, через трехобмоточный трансформатор, подключенный к входным цепям эле 15ментов Холла, усилитель и измерительный прибор, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения чувствительностии точности измерения он снабжен двумяидентичными трансформаторами, вторичныеобмотки которых включены между собойвстречно, а первичные обмотки - согласнои связаны с выходными цепями элементовХолла одна непосредственно, а другая - через делитель, звеном регулирования, состояшим из селективного усилителя и фазочувствительного органа, включенным междуобщим выходом элемента Холла и регулируемым источником переменного напряжения, выход которого через шунт связан с.усилителем и первичной обмоткой трехобмоточного трансформатора,5ля 11, усиливается этим усилителем и подаетсяна один из входов фазочувстви-г, тельного органа 12 для сравнения с фазойсигнала, пщаваемого на его второй вход (поляризую 1 щий) с выхода регулируемого источника переаенного напряжения 3 Величина и полярность выходного сигналафазочувствительного органа определяют величину и направление изменения темпе- туры элементов Холла от первоначального значения ТВыходной сигнал фазочувстовительного органа управляет источником переменного напряжения 3. В результате этого ток управления элементов Холла уве:личивается или уменыцается в зависимости от знака отклонения температуры элементов от первоначального значения. Про- цесс изменения;гока управления продолжается до тех пор, пока температура эле.ментов Холла не достигнет своего перво:начального значения Т .оПоскольку температура Т элементовХолла достигается при токдуправления, отличном от тока 1, то для выупр ополнения условия (2 ) необходимо изменить коэффициент усиления усилителя 9 в сторону, противоположную от изменения тока управдения. Для этой цели с щунта 10, включенного в цепь управления измерительного зонда 1, снимается сигнал,пропорциональный току управления, и подается в цепь регулирования коэффициента усиления усилителя 9,Предмет изобретения