Цифровой магнитометр

ОП ИСАЙИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВМДА ТЕДЬСТВУ Союз СоветскмхСоцмапмстмческмхРеспубпмк 866517(22) Заявлено 29.12.79 (2 )2860939/18-21с присоединением заявки Лх(53)М, Кл. С 01 К 33/06 Кввударстаенный комнтет йв делам нзобдетеннй н отнрытнй(53) УДК 621. .31 7.44 (088.8) Дата опубликования описания 26,09.81(54) ЦИФРОВОЙ МАГНИТОМЕТР Изобретение относится к технтпсе магнитных измерений и может быть использовано для измерения величины индукции магнитного поля, а также для измерения величины ее градиеНта.Известны устройства для измерения индукции и градиента индукции постоянных и переменных магнитных полей, содержащие два гальваномагнитных преобразователя, например датчики Холла, вве, денные в измеряемое поле и расположен1 О ные на определенном расстоянии друг от друга, источники питания.и регистрирующие приборы Г 1( Этим устройствам присущи погрешности измерения градиента индукции магнитного поля иэ-за неидентичности обоих преобразователей и режимов их работы.Кроме того, в данных устройствах не учиЧь 20 тывается закон распределения магнитной индукции вдоль базового расстояния между преобразователями, что является причиной дополнительной погрешности при измерении средней индукции магнитного поля.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее полевой магнитотранэистор со структурой металл-диэлектрикполупроводник-диэлектрик-металл (МДПДМ),источник постоянного тока питания, импульсный генератор управляющего напряжения и выходные регистрирующие приборы Г 23,Недостатком является то, что в известном устройстве из-эа разброса параметров магнитотранзистора (неравенства емкостей слоев диэлектрика структурыМДПДМ), сигналы эффектов поля полностью взаимокомпенсируются, Из-эа этого,Ьна выходе магниготранзистора имеет место аддаптивная помеха, которая ограничивает точность измерений и пороговую чувствительность устройства. При замене манитотранзистора в процессе эксплуатацииизвестного устройства величина аддаптивной помехи является неопределенной, и, 3 8668следовательно , устройство становится не-работоспособным.Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем,5что в устройство, содержащее полевоймагнитотранзистор со структурой металлдиэлектрик-полупроводник-диэлектрик-металл, первый источник постоянного тока,управляемый импульсный генератор, преобразователь "амплитуда импульса напряжения-цифра", и два цифровых регистрирующих прибора, дополнительно введены второй источник постоянного тока, переключатель и последовательный сумматор, 15один из токовых электродов магнитотранзистора. подключен через переключатель к первому и второму источнику постоянного тока и через преобразовательк последовательному сумматору, соединенному с выходными регистрирующимиприборами, а второй токовый электрод соединен с общей шиной устройства, полевые электроды магнитотранзистора подключены к управляемому импульсномугенератору, вход которого соединен с выходом блока управления, который такжесоединен со входами управления переключателя, преобразователя, сумматора ирегистрирующих приборов,На чертеже приведена структурная схема цифрового магнитометра.Магнитометр состоит иэ полевого магнитотранзистора 2 со структурой МДЦДМс токовыми электродами 2,3, и с поле-выми электродами 4,5. Токовый электрод352 соединен с общей шиной магнитометра,а токовыи электрод 3 соединен с выходом переключателя 6, первый вход которого соединен с выходом первого источа 40ника 7 постоянного тока, а второй входсоединен с выходом второго источника 8постоянного тока, Точка соединения токового электрода 3 и выхода переключателя6 через преобразователь 9 типа "амплитуда импульса напряжения - цифра" и последовательный сумматор 10 соединена совходами цифровых регистрирующих приборов 11 и 12.Полевые электроды 4 и 5 соединены свыходами управляемого импульсного генератора 13. Входы управления переключателя 6, преобразователя 9, сумматора 10,регистрирующего прибора 11, регистрирующего прибора 12 и импульсного генератора 13 соединены с выходами блока 14 55управления.Цифровой магнитометр работает в четыре такта, причем в первые два такта из 17меряется магнитная индукция, а в третий и четвертый тахт - ее градиент. В исходном состоянии переключателя 6 токовый электрод 3 магнитотранзистора 1 соединен с выходом источника 7 постоянного тока, величиной 3. , В начале первого такта работы импульсом, поступающим с блока управления 14, запускается управляемый импульсный генератор 13, на выходах которого формируются видеоимпульсы напряжения одинаковой амплитуды О и противопо-.1ложной полярности, При этом, в результате полевого гальваномагниторекомбинационного эффекта и эффекта поля, на выходе магнитотранзистора 1 (на токовом электроде 3) формируется видеоимпульс напряжения 08 в амплитуда которого выражается4 иформу О КЭ 5+К Э 0 ( ) где В - средйяя величина индукции измеряемого магнитного поляК - постоянный коэффициент В/А Т/; Ку- постоянный коэффициент.Второй член выражения (1) появляется в результате неполной взаимной компенсации сигналов эффекта поля. Вследствие неодинаковых величин емкостей слоев диэлектрика магнитотранзистора 1, изменения температуры внешней среды,"старения магнитотранзистора и т.д, Импульсом, поступающим с блока 14 управления после насыщения выходного импульса магнитотранэистора 1, запускается преобразователь 9, осуществляющий преобразование напряжения 0 в пропорциональную цифровую величину йл, Оц которая записывается в регистры сумматора 10. После записи, в начале второго такта, импульсами, поступающими с блока управления 14, осуществляется сброс и подготовка преобразователя 9, а переключатель 6 переводится в состояние, при котором источник 7 тока отключен, а источник 8 соединен с выходом магнитотранзисто- .ра 1 . Во втором такте магнитометр работает также, как и в первом, Величина и направление тока 3 источнина 8 уссанавливаеесн иа условинЭ в-ЛВ, При етом , сосласно выражению ( 1, во втором такте на сумматор записывается цифровая величина И . ПричемЯ2 Ьд 1 7 " (2) где 0 - амплитуда выходного импульса2магнитотранэистора 1 во второмтакте работы.Согласно выражениям (1) и (2), в конце второго тахта на выходе сумматора 10 формируется выходная цирровая веди5 М чина, пропорциональная величине измеряемой индукции,=М+Й-К Э 811 т (3) которая регистрируется цифровым регистрирующим прибором 11,Работа магнитометра в третьем и четвертом тактах аналогична работе в первом и втором тактах с тем лишь отличием, что на выходах управляемого импульсного генератора 1 3 формируются однополярные видеоимпульсы с амплитудой 01, а выходная цифровая величина, пропорциональная величине измеряемого градиента Нг,д ,сумматора 10 регистрируется цифровым регистрирующим прибором 12. . При этом, в результате магнитоградиентного эффекта и эффекта поля в магнитотранзисторе 1, в конце третьего такта в сумматор 10 записывается цифровая ве- личинаНК 27(Рад 6+К 2 О, (,4 где огай б- величина измеряемого поперечного градиента индукцииВ.В конце четвертого такта в сумматор записывается цифровая величинайК:1 га 4 Ь -К Э Ойт.е, после суммирования, согласно (4) и (5) формируется выходная цифровая величинагд 6 9 КХ. Рад бТаким образом, введение в устройство второго источника 8 постоянного тока, переключателя 6 и сумматора 10 позволяет автоматически исключить погрешность, связанную ссигналом помехи эффекта поля, что обеспечивает работоспособность цифрового,магнитометра при разбросе параметров магнитотранзистора 1 и увеличивает точность измерений,Ф о р м у л а и э о б р е т е н и яЦифровой магнитометр, содержащийполевой магиитотранзистор со структурой1 О металл-диэлектрик-полупроводник -диэлектрик-металл, первый источник постоянноготока, управляемый импульсный генератор,преобразователь "амплитуда импульса напряжения-цифра" и два цифровых регистри 15 Рующих прибора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности измерения в него введены второй источникпостоянного тока, переключатель и последовательный сумматор, один иэ токовых2 О электродов магнитотранэистора подключенчерез переключатель к первому и второмуисточнику постоянного тока и через преобразователь к последовательному сумматору, соединенному С выходными регистри 2 у рущими приборами, а второй токовый электрод соединен с общей шиной устройства,полевые электроды магнитотранзистораподключены к управляющему импульсномугенератору, вход которого соединен с выходом блока управления, который также соединен со входами управления переключателя, преобразователя, сумматора и реги -стрирующих приборов,Источники информации,35принятые во внимание при экспертизе1. Афанасьев Ю. В. и др, Средстваизмерений параметров магнитного поля.Л., 1979 ф с. 154.2. Авторское свидетельство СССР по4 О заявке % 2666316/21,кл.О 01 В ЗЗ/06,26 03 79Тираж 735 Подписноевенного комитета СССРений и открытий