Устройство для измерения напряженности магнитного поля

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 2103,75 (21) 211595 3/00 3/02 рственный комитатСССРлам изобретенийи открытий иоритет) Авторы изобретения витель УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ной то печныхлейия рисоединенпем заявки Изобретение относится к приборамдля измерения переменных магнитныхполей.Известно устройство для измерения.переменных магнитных полей, со.держащее высоковольтный источник тока, измеритель напряжения, магнитоуправляемый контакт, подключенный квысоковольтному источнику тока. Устройство характеризуется сложностьюизмерительной схемы 11,Известно устройство для измерения переменных магнитных полей,включающее генератор с усилителеммощности, две скрещенные катушки индуктивности, тонкую магнитную пленку, фазовращатель, съемный и компенсирующий витки, магнитопровод,усилитель разностной частоты сдетектором 21.Данное устройствоимеет сложную конструктивную"схему,Наиболее близким техническим решением является устройство, включающее твердотельный преобразователь,.сопротивление нагрузки и источникпитания 13Цель предлагаемого изобретенияповыдение точности измерения путемпреобразования напряженности поля впоследовательность импульсов с частотой повторения, пропорциональ угловой скорости вращения шнура ка в присутствии измеряемого по речного магнитного поля.Длй этого преобразователь выполняют в виде плоского диода, состоящего из полупровоДникового материала с Я-образной вольт-амперной характеристикой и примыкающих к нему концентрических электродов, из которых по крайней мере один снабжен выступами, равномерно расположенными по кромке окружности,обращенной к другому, при этом один из электродов подключен к сопротивлению нагрузки, а другой - к источнику постоянного напряжения.На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - Я-образная вольтамперная характеристика диода; на фиг. 3 приведены временные диаграммы последовательности импульсов, генерируемых устройством при перемещении шнура тока для двух разли внешних переменных магнитных по на фиг. 4 изображена модификац схемы предлагаемого устряства.Предлагаемое устройстьо для измерения напряженности магнитного полясодержит диод 1 с 8-образной вольтамперной характеристикой, в качестве которого могут быть использованыдиоды на основе кремния, германия,арсенйда,галия, вольт-амперная харак"теристика которых деФормируется приизменении ширины области между электродами, электроды 2 и 3 диода 1, источник 4 питания, нагрузочное сопротивление 5 в цепи питания диода 1,шнур 6 высокой плотности тока, источник 7 постоянного однородного магнитного поля, направленного к плоскости диода 1.На Фиг. 4 изображена модификацияпредлагаемого устройства.Устройство содержит диод 8 с 8- 15образной вольт-амперной характеристикой, центральный круговой электрод9 диода В, источника 10 питания, сопротивление 11 в цепи питания, шнур12 высокой плотности тока, источник уо13 однородного постоянного магнитногополя, секции 14 и 15 кольцевого электРода 9 диода В, нагруэочные сопротивления 16 и 17, подключенные к соот.ветствующим секциям кольцевого электрода 9 диода 8,Устройство для измерения переменного магнитного поля работает слеДующим образом.Диод с 8-образной вольт-амперной30 характеристикой находится в режиме с высокой проводимостью ( вертикальный участок вольт-амперной характеристики), при этом в нем образуется шнур высокой плотности тока, Шнур тока под действием постоянного магнитного поля, создаваемого источником постоянного магнитного поля, перемещается между концентрически расположенными электродами диода с пос тоянной скоростью, которая определяется величиной постоянного магнитного поля. При прохождении шнуром тока области с периодически изменяющейся шириной базы на выходе генерирует-Ю ся импульс напряжения, амплитуда и длительность которого определяются изменением ширины базы диода. При изготовлении диода с Я-образной вольтамперной характеристикой иэ кремния 50 с глубокими уровнями золота, с удельным сопротивлением 5 10 фом.ом для изменения ширины базы диода в 50 мкм амплитуда генерируемых импульсов будет составлять фь 5 в. Изменяя конфигу рацию одного из электродов диода с 8-образной вольт-амперной характеристикой, используя различные материалы для ее изготовления, можно получить Импульсы нужной длительности и амплитуды. Таким образом, в отсутствии внешнего переменного магнитного поля на выходе. устройства генерируется серия импульсов заданной частоты, ко торая определяется скоростью движения шнура тока в постоянном магнитном 66 поле, создаваемом источником постоянного магнитного поля. При изготовлении устройства для измерения переменного магнитного поля в виде модификации приведенной на Фиг. 4, вместо диода с Я-образной вольт-амперной характеристикой могут быть использованытакже и другие приборы с Я-образнойвольт-амперной характеристикой, в которых может образовываться шнур высокой плотности тока (например, четырехслойные типа р-п-р-п, аморфные ит.д.). Причем секционирование кольцевого .электрода позволяет получатьна выходах устройства серии импульсов, сдвинутых по фазе на 180 О.Увеличивая число секций кольцевогоэлектрода с двух до и можно получать серии импульсов сдвинутых поФазе на 360 /и. Шнур тока под действием поперечного постоянного магнитного поля, создаваемого источником постоянного магнитного поля, также, как и в устройстве, изображенномна Фиг, 1, движтся с постоянной скоРостью, приводя к генерации на выходах 2 серии импульсов заданной частоты.При наличии переменного,магнитного поля скорость движения шнура тока,движущегося в постоянном магнитномполе, увеличивается пропорциональноквадрату амплитуды переменного магнитного поля..Таким образом, при наличии внешнего переменного магнитного поляувеличивается скорость движения шнура, а следовательно, и частота импульсного сигнала, генерируемогоустройством. Частотный диапазон измеряемых устройством переменных магнитных полей ограничен сверху величиной обратного времени жизни носителей, что составляет сотни мегагерц, а нижний предел определяетсяобратным временем прохождения шнуРом расстояния порядка стенки шнуратока и .может лежать в килогерцевой(единицы, десятки килогерц) или вгерцевой (сотни герц) области в зависимости от типов используемых диодов с 8-образной вольт- амперной характеристикой для изготовления устройств данного типа.Использование диода с Я-образнойвольт-амперной характеристикой, вкотором образуется шнур высокой плотности тока, в твердотельном устройстве для измерения переменного магнитного поля позволяет упростить схемную конструкцию, технологию изготовления, допускает миниатюризацию устройств данного типа,Формула изобретения Устроиство для измерения напряженности магнитного поля, содержащее твердотельный преобразователь, сопротивление нагрузки н источник пи648921 дикаР Риг. Ю Фиг тания , о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точнос-.ти измерения путем преобразованиянапряженности поля в последовательность импульсов с частотой повторения, пропорциональной угловой скорости вращения шнура тока в присутствииизмеряемого поперечного магнитногополя, преобразователь выполнен в виде плоского диода, состоящего из по"лупроводникового материала с Я-образной вольт-амперной характеристикой и примыкающих к нему концентрических электродов, из которых покрайней мере один снабжен выступами, равномерно расположенными покромке окружности, обращенной кдругому,при этом один иэ электродовподключен к сопротивлению нагрузки,а второй - к источнику постоянногонапряжения. Источники информации, принятыево внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство ССР9 363055, кл, С 01 К 33/00, 1972.2. Авторское свидетельство СССРР 322738, кл С 01 К 33/00, 1971.3. Авторское свидетельство СССР9 448404, кл. С 01 К 33/00, 1974..4 Составитель Н.ШпиТехред С. Мигай ков Кор сПапп Редактор БПав Заказ 535/43696 ударствем иэобрет 5 с ХщсФилиал ППП ффПатент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж ЦНИИПИ Го по дела 113035 МосквПоднного комиений и отРа ская екторЕисноетета СССРрытийаб. Де