Способ измерения постоянного магнитногополя

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 1009.79 (21) 2818091/18-21 Р 1) М )л с присоединением заявки Мо(23) Приоритет С 01 й 33/02/С 01 В 33/06 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения А.В.Рагаускас Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса(54). СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГОПОЛЯ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении величины индук-. ции неоднородного постоянного магнитного поля, а также при измерении ве.3 личины ее квадрата и градиента.Известен способ измерения величины квадрата магнитной индукции, реализованный в устройстве, основанный на введении в измеряемое поле первичного преобразователя в виде двух датчиков Холла, соединенных каскадно, подаче токов питания, кодировании и цифровой обработке выходных сигналов датчиков Холла (1)Однакб при использовании этого способа для измерения квадрата сред" ней индукции пространственно неоднородного магнитного поля имеет место погрешность измерения из-за различных 20 величин магнитной индукции, воздействующей на отдельные датчики Холла.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения постоянного магнитного поля, основанный на введении в измеряемое поле полевого магнитотранзистора со структурой металл-диэлектрик - полупроводник- - диэлектрик металл (МДПДМ), подаче постоянного 30 тока питания магнитотранэистора, подведении к полевым электродам магнитотранэистора импульсов напряженияодинаковой амплитуды и противоположной полярности и регистрации величины амплитуды импульса выходногонапряжения магнитотранзистора, по которой судят о величине средней индукции магнитного поля, а также изменении на противоположную полярности импульса напряжения, подводимого к одному из полевых электродов и регистрации величины амплитуды импульса выходного напряжения магнитотранэистора,по которой судят о величине градиента индукции магнитного поля. При этом,величина выходного напряжения магнитотранэистора в определенные моментывремени пропорциональна величине индукции измеряемого магнитного поляили величине его градиента 2,Однако функциональные возможности данного способа ограничены, так как не обеспечена возможность одновременного измерения трех параметров неоднородного постоянного поля - величины средней индукции, величины ее гради - ента и величины квадрата индукции с помощью одного гальваномагнитногорегсТаз 01 атсэлЯ . тс ОтГ) г.;ет е цле" фун циси а 1 Ь 1,ые ВОзмОжнО сти способа ц О;)в .ГсЛСТТ РГО ИСПОЛЬЗОНания, ТаПР)ТМЭСг СПО(к)б цЭ МОЖЕТ бьТЬ ИЗГОЛЬЗОБНН Вгасс - сГйктэомет 1)1 и г так кдк ма(ХСГььгчисхта пРОНОРи(эс)х;ьны КВаД 1 атУ маГ-.Н 1 ги( Н ПттКНИ.Ости и 3 мерени я.Эта цель достигается том, что вс Особ( измерениЯ пОстО якн О кэ маггтс".0 О ПСЛЯ ОСНОвсЕННОМ На НВсЕД .НИИ тИЗМЕРЯЕМОсз ПОЛЕ ПОЛЕВОГО МаГНИСОТРаи"3 И С Т ОР с СО СТ ЕЭУ Кт ОР 0 и МЕ 1 аЛЛ -,ГЛ 3 Л- К ТтИК - г:ОЛУПРОВОДНИК - ЛИЗЛЕКТРИК."=Та)ГХТ, ПОПЗЧЕ ГТОСТОЯННОГО ТО(аИЯ Ма ГНЕТОТРаН 3 И СТОР а ПОДБСДРИт: и,.1 евым 5 лек ГрОддм ма Китотрд н 3 исТ ) 1 дт тТ ГТ)ГЬ С О Б ст д П Р Я Ж С Ц И Я ОЦ И Ц д К О Б 0 ид; П Л Цг ., ТЕ И ПЭ О Т И В О ПОЛ О К Е О и П О Л ЯЕ Р -К;)СЭ 1 Т Р,:, И т ТРаЦТЛ ВЕЛИТдгЛИ.( Гес:м,г 3 ЯсПсвьх )хг 1(т 1 Одов ти регИСЗаХСТт ВЕЛИЕНЫ аГпнтУтЫ Ит ТГУЛ "г:с ХО ТГ Г: аиЯ РтИ Я тгагт-ГСТзг(жени : 1 сдводе:Нот с: к Одном" похте"Ет(ттт; 3 ГКТРОЦУ. Засг;ги;аЮТ БР.ТИ;гтНамплигу тнт тл)ухв(".ет Выходного цапря)(Гцив ма е 5 Тсэтт:.(зистг)Ра г (РОРтлРХют:(Гтхтьсь 1 РотиноОлс)гтнгЙ тОЛЯТеОсти.;ЭТТТТН аСо =.Ой сМГТЛИ ТУДЫ ВРЛИ ЧИНУ КОСроЛ УСТ =ц афЛИ В сЮ цроООЦТСЭЕдХт)ь",КОТВР 4 тэ-. ц СфОрв 5 гсэвалньР )п)тьсхт. гвР Б Т,; ЗЛЕКТТЭОДаМ ; 1 Е-НИТОТдан ЗИСг РС ЭЕГ СТПИУЮТ РЕИЧИНЧ НМПЛг" С;ДЫ БЬХОДКОГО ИМПУХТЬСа НаРГХСЕНИЯ г Та НИ ТОТГРаТЗИСТСЭа г ПО КОТ 0 ОЙ СУЦЯТБе:1 и 1(н Р к В аДР ат с. сРеДн ей и етДУ кЦ 51 Иг, а ГИ Т и О " Ст ПО:1 Я,)э. ТтИ 1 .из ображена (тэу:(турна 5 с"темапоясцяющд: способ; пд фиГ; НТЭЕцТЕТ ЕТЬЕ Тна )КМтТЬ 1;ОЯС:-ЯЮЩИЕ "ПС ;"сбРХЗМа:тО СН ЯСщая СПОСОб , фЕТ Г 1) остей " 3 полеього магнитотранзистотР Т СО"Рт 1(тХОй ТИЕТалЛ - ДИЗЛЕСтЗИК нолупт Оводцик - диэлектрик - металлИСТО НТЛКа г. ГОСТОЯННОГ 0 ТОКа 11 Ита ция,. 1 а Гци т отранзистор 1 и еет полевы:. э "е:( грады 3 и 4, Сэ(ета анже сОдерГ ЕНЕРЗТОТЭ Э ИМПУЛЬСТОТ 0: - с 1 РЯОНИЯ, С Н ХрОН И 3 дТОр тэ г ВЬТХ 0 тцьЕ Пр 1:. ю 1 1 соеДиненное со ВхОДОм уси" ЛТЕЛ Я 1, С баЛаНСНЫМ ВЫХОДОМ ПтЛчем вь;ОД;- Ус:илителЯ 12 соеДинецгл сгн)ттЕННЧИ ЗХТЕКТТЭОХаМ 3 1 4, БЫХОТмдгнигс.";эацзистора 1 дополнительноСТОЕДИЦ.Н СО ВХОДОМ РЕГИСТРИРУЮЩЕГОг 1)ибс)ра ". 3, 11 агцитотранзист 01 1 ГО".,ОГЛс;НО НЬРБЖЭТТО , а) Н 3. + 1 - ОМЦи(ГЕ БРГИЧИа ВЫХОНОГО На РЯЖРНИЯ, т ст Р.г Р Я ТТ сНЫ гд Ж. .1 . сЦс.= )4 пг ГКл, ТВ, тб)гдЕ 1(Лд- СОЭ(рЭП.;,.Лзцт 1 срЕдач: УСИЛИ -ГРЛ 12 20 ГЛБСНО ВЫТЭЗЖЕ с),: Т .) ЕбИмеРи,В)1 оэсрсрице тнт пе)эед:1 т ."., Услител яСтс Но ВЭ ЕН СС Г. дцг "СгГНИЮ "Ю- = 1(1 Г-.-р - Т )Прн ) .)Мг СОГЛаСнс выражению в) гг 1(,с+ . 5;,; и в1-от цикле н:рибо.с .3 регисттэтлтэ)гетс и величина. 14 т,ст лг - Гропорциле вксами ит р, "Нт П и ее Гэсти-.;,Мо ТЕИ НРМРТ фиЦаРЛЕ .-ТОГО 1 И Слг: И"ЕРРг 1 ИЯ:ТМ"пульсом синхрониз агора б запускае тс я генератор б, э;Томощью которо ГсК ТСЛЕВЬТЭЛЕКТрт:ЛаМ 3 И 4 ПОПБОдят -г,я ЛмгутттСЫ НарТЖГТИ сТТ Т б т 11 ,Оди и акОВОЙзмпли "г:ы 1; и 11 с)т ВопсвЛОКЕОЙ Гогп 5)ЭНОСТ, ДЛг 1 тт ГЬ 1 ОСТЬ ЗТИХИМГЛЬОн УСТННОЛЕЦа С Уу(.7 ГДЕ СТ"эф(1 екти нное Времхт рех. аксации поленовго с ал ьваномагни сорекомбицациоцно оГП 14 Р) эффекта; 2, - время записи.информации на ны:(одной прибор 7, 8или на Гтрибор 13, При зтсм, .Ослеокон чдни я перехОЦНОГО и эоЛРсса е аььхоте магнито;р цзистора 1 в резуль"тате ,Гте) эффекта устанавливаетсянеличина выходцо с Напряженя ПП;:ЭИ ЧЕМт1 ЕТ Р И тэ Та)Г Т,:лгттГТ рс гтЬЮ 1,1 ХТ - ;Б - среде.яя по т:игине магни.-ггэат - ,- гэт Гоа 1 геличиНа ЕЛс.ГЦИТой ИНЦУКЦИИ ИЗМЕТ НЕМО ГО ПОЭЯ;ВЕЛИТИЕс: ТОКа ИСТОЧНИка)Н МОМЕН Т ВРЕМЕНИ Г, + с р С: ПОМОщЬСс.нхроцизатора б Вырабатывается имат льс запуска нытходцо-г прибора 7КОТорЫЙ рЕГИС трйгУЕ г БРЛИЧИН; ГслГропорциональную из)летяеелой сренейЛагцИТНОй ИНДУКНИИ Б, РЕЛИЧИца Г).,;после рег,страци." за:смикалась в запо. Ицдющем устро:сэ не 9 ТнагримерГТТ(. ИНТЕ РаТОРа) г ГГЗКХЮ ЛаЕМОМ НаБ:ЭР"5 З дпИСИ К В- т У МаГНИТОТТЭНН -зистора 1 с помос ью к тю ла 10, упран -ляемсго синхронизатором б. После"о: о импульсом сицхрснизатора б наВРемя г Раз нОе ь в Тлютдется ключ 11"тЛВ=ХОДКОЕ На)трЯЖЕНИЕ П, З а.ОМИНаЮ -тат 0 устройст на тегез усилитель 12ба 1 ацг"нтм ныхопОт ПОДВОитс 5 к поцен.=м электролам . и 4, таси абраЗОГ,; фс МИРУЮтСЯ ИМПУ 1 Ь , ПОДВОДИНЗк полевым электрола:3 и 4 н 1+1-омцги кл е Т гфл г, 2 ) и з ме Р е и икваДРата3 МтатЯСМСЙ СЕЭЕт Ей Мс ЦИ ГНОЙ ИНду кНи .84.(ц. + 2)8 (г) з ависима" ти скоростей поверхностнойрекомбинации на гРа. нях магнитатрацзистара 1, покрытых палевыми электродами 3 и 4 р От Ез,1,д, скорость позерхйостнай рекабинг-,еЕН 2 л свободных грлнях магнитатрачзиста- ра Поэтому дейст Витег:цццц вь 1 ражецнеф(.5+) = ,. огай В . (д)где ъ" - вольтовая магни тор ради"РЕ с 1 дВецтна 51 чувствительНЕес Еь магнитОтранзистОра 1, Вмм/Т;-(гае 1 В - поперечный градиент ин -лу 5:ци иэмеряемОго маг -нц 5:,оеа палявекторО гарога перпендикуляр"ный лектору В (фие,1),После окончания переходного процесса в (1 1. 2) вполупериапепомощью синхронизатора 6 вь:Еабать 1- Вается импульс запуска выходногоприбора 8, регистрирующего ВелЧ;,н,.поперечного градиента индукции цзмеряемога магнитного поля езгас 1 Б.При практическом осуществлениипредлагаемого способа используютсягерманиевые магнитотранзисторы 1.При П = Ц-- 100 В достигается1+2величина магниточувствительностиь"МВМВММЕе )100 - , величина ,08 ВЪ 30В диапазонах индукции 0-100 МТ и еемТградиента 0 - 1 0 -- нелинейность передаточных характеристик обоих каналовизмерения не превышала 1, быстродействие в основном определяется вь 1- ходными приборами 7,8 и 13, так каеедлительность собственных переходныхпроцессов всех каналов имеет порядок 10 мкс.Предлагаемый способ. позволяет непосредственно определять три параОнальная квадрату Всредней магнитной индукции.После этого, В начале (1 + 2)-аго цикла измерения,. на полевые электроды 3 и 4 подводятся импульсы напряжения с одинаковой амплитудой 1) и одинаковой полярностью (фиг, 2), При этом в магнитотранэисторе 1 проявляется магнитоградиентный (МГ) эффект,Амплитуда Б.+ устанавливается из условия насыщения сигнала ЧГ эффектаЯ(0,1 - 2)где 83 4 ),+) метра измеряемого магнитного поля среднюю индукцию, квадрат средней индукции и величину ее папере нага градиента с помощью одного палугтраВодниковога измерительного преобразователя. Следовательно, в сцосабе исключаются погрешности, связан 1 ые неидентичцастью двух первичных гальВанамагнитцых преобразователей, ка -ИСПОЛЬЗУЮТСЯ В.ИЭВЕСТНЬХ сПасО- бах, а также погрешности, связанные с процедурами вычислений, которые необходимы для определения величицы индукции, ее квадрата и ее градиента по сигналам двух первичных преобра - зователей,формула изобретенияСпособ измерения постояннагс 1 анитного поля, основанный на звене:1, из измеряемое пале полевого магнит -транзистора со структурой металлДЦЭЛл КТРИ К - ПОЛУ ПРО ВОДИ И К - ДИ з 1 Р 1;рцк - металл, подаче постоянцагспитания магцитатранзистара, падветении к полевым электродам магццтст 1.:.:з истара ием 1".у.1 ьсаВ напряжен я Одц еп. еВой амплитуды и противоположной па. :ености и регистрации вели рины амп Нт.цы импульса Выходного напряжец"нитотранэистора, а также измсне - .На ПРОТИВОЕОлажцУЮ ПОЛЯРцаатпса цапряженц:,. падводцмагс киз полевых электродов и 1 ет "е рВеличины амплит:дт.;. 1 пульсаго напряжения магццтатрацзЕс .т л и ч а ю ш Е 1 с , те,;11 л 11 ЬЮ У В Е 5111 Ч Е НЕЕ Я Т Р;1, О С ТЕеия, перед е.ВмененЕе -,=, в р,- ,о:,ную полярности импульса напр .; -.",- я р подво 1 ма 0 к Одному полеРеВ 1 ек тродуэ апа ин ают Величиц 1 млцтуды импульса выходного цапря;с -нця магнитатранзистора, бар о:.е у; -ЕУЛ ЬСь 1 ПРОТИВОПОЛОЖНОЙ Па;П 1.один акавой амплитуды, Ве: - л Ойстан авливают прапорппс 5. зз апомненной величине, подводят аднсземенно сформированные импульсы к пеЛЕВЫМ ЭЛЕКтрсдаМ МаГНИтатранэ;Старарегистрируют величину амплитуды Вы 1;=диого импульса напряжения магнцт; -транзистара, по которой судят о величине квадрата средней индукци маг -нитного паля,Источники информации,ПРИНЯТЫЕ Ва ВНИМаНИЕ ПРИ ЭКСПЕРТЕЕЗл1. Авторское свидетельство ССС 1497541, кл. С 01 В 33/06, 1975.2. Авторское свидетельства СССГпо заявке Р 2666 316/18-21,кп, Я 01 В 33/О, С 01 Б 33/06, 1" .е.:писнса ого ксний и Иска Филиал ППП Патент г. ужгород, ул. Проектная, 4 аказ 4421/69 ВНИИПИ Г по де 113035( МоскТираж 73 сударст вен ам изобрет а, Ж, Р Питета СССРткрытийнаб д. 4