Способ определения максимального значения индукции магнитного поля и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСК СВИДЕТЕЛЬСТВ к областиизобрете(57) Изобретение магнитных измере ния - расширение тноситсяний, Цель ункциональнь можностеи и повышени рений быстроизменяющ полей. На магниторез преобразователя 1 с циальными выводами в точник 10 исследуемо очно ся магнитных стивное в ествоотенис- о токовымиоздействуго магнит агнитой женит оляр ое и ости, что с дуемо возде леПо окого магиисмещения тви ани тоян- вклюД сто- э я. ного п сключа я созд ля по пол тся и ния п ается с стема 6 длалонногопроизводи го э этом агнитн ся зам го п р и алабло- Сфсиггоспода ственный номитет с ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР(56) Проскурякова С.Ф., Чебурков Д.Игола Г.К., Спиридонов Р.В. Современные методы и средства измерениймагнитной индукции сильных импульсныхмагнитных полей. - Обзоры по электронной технике. Сер. 1, вып. 1 (923),1983, с. 3-9.Кобус А Тушинский Я, ДатчикиФХолла и магнитореэисторы, М.: Энергия, 1975.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОГОЗНАЧЕНИЯ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ИУСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 80282025 оля и система 4 для создания ого постоянного поля смещени магнитосопротинления посредствомка 3 регистрации электрического а преобразователя. Используя изме1282025ренную величую величину магнитосопротивлейиярезультирующего магнитного поля, вози известную величину индукции эталон- действующего на магниторезистивное ного магнитного поля, рассчитывают вещество преобразователя 1, и находят дифференциальное мфф енциальное магнитосопротивле- искомую величину максимальной индукние. Из градуировочной кривой опре- ции магнитного поля, 2 с.п. ф-лы, деляют величину максимальной индукции 3 илИзобретение относится к магнитнымизмерениям и может быть использованодля определения максимальных значенийиндукции как периодических, так иодиночных импульсных переменных магнитных полей, для градуировки и по,верки измерительных преобразователейи тесламетров на их основе,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей и повы.шение точности измерений быстроизменяющихся магнитных полей.На фиг.1 представлена зависимостьизменения сопротивления магниторезистивного вещества преобразователя -кристаллического халькопирита и-типапроводимости при рабочей температуреТ = 1,6 К от магнитного поля; нафиг.2 - зависимость дифференциальногомагнитосопротивления магниторезистивного преобразователя на основе кристаллического халькопирита и-типа проводимости от магнитного поля, которая может быть использована в качестве градуировочной кривой при определении максимального значения магнитного поля (показана зависимостьчувствительности У = йг /дВ преобразователя от магнитного поля), нафиг.З - функциональная схема устройства для определения максимальногозначения индукции магнитного поля.Устройство содержит магниторезистивное вещеатво преобразователя 1 стоковыми и потенциальными выводами, 35генератор 2 тока преобразователя,блок 3 регистрации элетрическогосигнала, систему ч для создания постоянного магнитного ноля смещения,блок 5 питания системы для созданияпостоянного магнитного поля смещения,систему 6 для создания постоянногоэталонного магнитного поля, блок 7системы для создания постоянного эталонного магнитного поля, криостат 8,2криостатирующую жидкость 9, источник 10 исследуемого магнитного поля.Сущность способа основана на использовании гистерезисной зависимости магнитосопротивления магниторезистивнойс вещества преобразователя (фиг,1). При увеличении индукции магнитного поля от нуля до максимальной величины, например до В изменение сопротивления дг(В) = г(В) - г(0) (где г(В) в . значение сопротивления вещества преобразователя в магнитном поле с индукцией В) происходит по криволинейной огибающей (штрихпунктирная ли-, ния на фиг,1), При последующем уменьшении магнитного поля величина г(В) изменяется по другому закону (сплошная линия а - обратная ветвь гистерезисной зависимости), причем характер этого закона остается неизменным при любых изменениях величины магнитной индукции как при ее уменьшении, так и увеличении, не превышающих максимальную, т,е. обратная ветвь стабиль" на. При превышении ранее достигнутой максимальной величины, например при возрастании до величины В после достижения В , дг от точки А до точ 1 фки Б снова меняется по огибающей, а затем, при уменьшении поля, по другой обратной ветви - по линии 6, и т.д. Таким образом закон изменения в магнитном поле обратной ветви гистерезисной кривой г(В) определяется только величиной максимальной индукции магнитного поля В , достигнутой ранееи не зависит от воздействия любых других магнитных полей воздействующих на вещество, если их величина не превышает В , . Определив этот закон путем измерения дг в эталонном постоянном магнитном поле В с.В и зная заранее, путем градуйровки магниторезистивного преобразователя перед измерением, вид огибающей, можно судить о максимальной величине индукции магнитного поля, воздействовавшей когда-либо ранее на магниторезистивное вещество преобразователя, которая однозначно определяется проекцией точки пересечения огибающей и обратной ветви гистерезисной зависимости на ось абсцисс.Закон изменения ьг(Б) обратной прямолинейной ветви гистерезисной кривой, изображенной на фиг.1, можно численно охарактеризовать величиной дифференциального магнитосопротивления г , которое численно равно15г ,= ьг(В)/В, Ом Т, (1)В этой формуле гнеизменно прилюбых значениях В, не превышающихмаксимальную индукцию В , е Каждомузначению Вможно соотнести определяемое им значение г, , котороеможно рассчитать по формуле (1) изизмеренной величины магнитосопротивления дг(В ),Зависимость г ,(В ,), показанная 25На фИГ 2 ИМЕЕТ уЧаСтОК ГДиу (Вмакс),= сопз 1; в интервале В = О.макс0,6 Т, Соответственно в этом интервале максимальных магнитных полейчувствительность преобразователя У = 30сгдиу В макс = 0т. еинформация омагнитных полях с максимальной индукцией,меньшей 0,6 Т, теряется,На магниторезистивное веществопреобразователя воздействуют известным постоянным магнитным полем смещения В, = 0,6.0,7 Т того женаправления, что и исследуемое магнитное поле. В этомслучае результирующее максимальное поле, воздейству ющее на магниторезистивное веществореъпреобразователя В Вам + Вмаксбудет всегда больше 0,6 Т, и, следовательно, чувствительность г будетбольше нуля при любых значениях 5. В ,О, После того как исследуемоеи смещающее магнитное поле прекратят свое воздействие на магниторезистивное вещество преобразователя,еевеличину Бм , можно определить по 50величине гар из кривой га(Вкс )(фиг 2), после чего, зная заранеевеличину В, , определяется величинамаксимальчого исследуемого магнитного55 Одновременное воздействие постоянного магнитного поля смещения является необходимым, так как определение величины индукции магнитного поля величиной меньше 0,6 Т невозможно изза наличия участка нулевой чувствительности магниторезистивного преобразователя в интервале полей О0,6 Т (фиг.2). Поле смещения В= 0,6. . ., 0,7 Т, суммируясь с исследуемым полем, создает результирующее поле, которое всегда превышает величину 0,6 Т и,следовательно,область регистрируемых магнитных полей выходит за пределы участка с нулевой чувствительностью.Для того, чтобы иметь возможностьточно, рассчитать г, необходимымдля достижения поставленной цели является измерение магнитосопротивления вещества в эталонном поле послепрекращения воздействия на данноевещество как исследуемого магнитногополя, так и поля смещения, Если указанное измерение проводить при воздействии суммарного магнитного поляВ = В + В, + В, после тогокак В прошло свое максимальноеиссзначение, то невозможно определитьг по вышеприведенной формуле,так как величина В неизвестна,Исключение исследуемого магнитногополя приводит к тому, что в формулу(1) входит только точно известная величина В, . Поле смещения также необходимо исключить для того, чтобы эталонное магнитное поле было заведомоменьше результирующего магнитногополя, которое воздействовало на магниторезистивное вещество преобразователя до измерения ьг(В, ). После исключения магнитного поля смещениясовместно с исследуемым магнитным полем, измерение ьг(В ) и расчет гдает информацию о численном значениииндукции В исследуемого магнитмаксного поля независимо от величины последней.Устройство работает следующим образом,Устройство размещается в объеме,где создается исследуемое магнитноеполе, например между полюсми магнита 10, Перед измерением, системой 4для создания магнитного поля смещения создается известное постоянноемагнитное поле, той же попярности,что и исследуемое, оба поля совместно воздействуют на магниторезистивноевещество преобразователя 1. Поле сме;щения исключается после того, как исследуемое поле закончило свое воздей1282025 ствие на магниторезистивное вещество преобразователя 1, Затем включается система 6, для создания постоянного эталонного магнитного поля, которое в свою очередь воздействует на магниторезистивное вещество преобразователя 1, при этом проводится замер сигнала магнитосопротивления в известном эталонном магнитном поле с помощью блока 3 регистрации электрического сигнала преобразователя 1 (вольтметра постоянного тока или потенциометра). Используя измеренную величину магнитосопротивления и известную величину индукции эталонного магнитногополя, рассчитывают дифференциальное магнитосопротивление, по которому изградуировочной кривой определяют, величину максимальной индукции результирующего магнитного поля, воздействовавшего на магниторезистивное вещество преобразователя 1, откуда, зная Внаходится искомая величина максимальной индукции магнитного поля.В качестве магниторезистивного . преобразователя 1 используют прямо угольную пластину из и - СиРеЗ(халькопирита) размером 10 х 1 х х 0,5 мм с припаянными к ней индием токовыми и потенциальными выводами,Блок 3 регистрации электрического сигнала с магниторезистивного преобразователя состоит из потенциометра - усилителя Р. При калибровке преобразователя 1 к выходу подключался двухкоординатный самописец "Яшас". 20ьг(В) Ом( в )Вйгде дг(В) - изменение магнитосопротивления; г , - дифференциальноемагнитосопротивление, определяемоеиз градуировочной кривой. 2. Устройство для определениямаксимального значения индукции магнитного поля, содержащее магниторезистивный преобразователь и соединенный с ним блок регистрации электрического сигнала, о т л и ча ю - щ е е с я тем., что, с целью расширения функциональных возможностей и 35 повышения точности измерений быстроизменяющихся магнитных полей, в него введены соосно расположенные катушки для создания постоянного магнитного поля соответствующими источниками по стоянногомагнитного поля смещения ипостоянного эталонного магнитного поформула изобретения 1. Способ определения максимального значения индукции магнитного поля, включающий воздействие исследуемого магнитного поля на магниторезистивное вещество преобразователя и измерение его магнитосопротивления, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с ля, а в качестве магниторезистивноговещества преобразователя использованкристаллический халькопирит п-типа 45 проводимости, размещенный в криостате,целью расширения функциональных воэможностей и повышения точности измерений быстроиэменяющихся магнитных полей, на магниторезистивное вецество, обладающее стабильной обратной ветвью гистереэисной зависимости сопротивления от магнитного поля, одновременно с исследуемым магнитным полем воздействуют постоянным магнитным по лем смецения того же направления величиной 0,60,7 Т, после прекрацения указанного воздействия на магниторезистивное вещество воздействуют постояйным эталонным магнитным нолем то го же направления величиной 0 с В сс 0,6 Т, измеряют магнитосопротивление вещества в этом поле и определяют искомый параметр из соотношения1282025 го Составитель М.КлыковаТехредД.Сердюкова Корректор Л.Пилипенк едактор Н.Марголин аказ 7260/42 730о кд ушск оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж ВНИИПИ Государственно по делам изобретений 3035, Москва, Ж, Р