Патент ссср 411401

О П И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

4II40I

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 21.1.1972 (№ 1739673/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 15Л.1974. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 15.V.1974

М. Кл. 6 Olr ЗЗ/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

УДК 621.317.44(088.8) Авторы изобретения

Н. С. Пигина и А. И. Федоров

Заявитель

МАГН ИТОМЕТР

Устройство относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при точных измерениях индукции магнитного поля в широком диапазоне значений.

Наиболее перспективным методом расширения пределов измерения магнитометров, использующих датчики Холла (ДХ), в сторону малых значений является питание ДХ импульсами, что позволяет увеличить амплитудное значение тока управления и тем самым повысить чувствительность ДХ без увеличения рассеиваемой на нем мощности. При расширении пределов измерения в сторону сильных полей одной из основных причин, препятствующих этому, является снижение точности измерений, обусловленное нелинейностью характеристики преобразования ДХ, Так, например, коэффициент преобразования ДХ увеличивается на

7 — 15% при изменении индукции магнитного поля от 0,1 до 1,5 тл. Использование градуировочных таблиц для уменьшения погрешности измерений, вызванной нелинейностью характеристики преобразования, увеличивает время измерения, создает определенные неудобства при измерении и не позволяет автоматизировать процесс измерения. Применение обратных связей по измеряемому полю, как наиболее эффективного средства повышения точности и линеаризации характеристики преобразования в случае измерения сильных магнитцых полей, ведет к резкому увеличению габаритов измерительного зонда и увеличению мощности выходных каскадов измерительной схемы и поэтому практически не находитприменения в магнитометрах вышеуказанного типа. Известные схемные решения, уменьшающие нелинейность характеристики преобразования ДХ, основаны либо на изменении сопротивления в выходной цепи ДХ, либо на изме10 пении величины компенсационного напряжения, включенного последовательно с выходным напряжением ДХ. Кроме того, они характеризуются использованием реле, токи отпускания и срабатывания которых неодинако15 вы, что снижает точность измерения, жесткими требованиями, предъявляемыми к стабильности входного сопротивления измерительного устройства и к стабильности дополнительных источников напряжения, а также большими

20 габаритами зонда за счет использования дополнительного датчика.

Целью предлагаемого устройства является увеличение точности за счет повышения ли25 нейности характеристики преобразования и расширение диапазона измеряемых полей магнитометров, использующих ДХ, Это достигается тем, что магнитометр, содержащий датчик

Холла, включенный в плечо моста, другие пле30 чи которого составлены из активных сопротив411401 лений, снабжен последовательно вкл1оченными в диагональ моста фильтром нижних частот, широтно-импульсным модулятором и однополупериодным выпрямителем, выход которого подключен к другой диагонали моста.

Сущность предлагаемого устройства состоит в том, что коэффициент преобразованич ДХ остается постоянным в резульзате изменения амплитуды однополярных импульсов тока управления ДХ, которое обуславливается появ- 10

L лением разбаланса моста, вызванного изменением сопротивления ДХ при изменении измеряемой индукции.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 — графики работы. 15

Устройство (фиг. 1) состоит из моста abed, в одно из плеч которого токовыми электродами включен ДХ, в три других плеча моста включены активные сопротивления гь E2i f3 К диагонали а — с моста через фильтр нижних 20 частот 1, который сглаживает напряжение, поступающее на его вход, подключен вход широтно-импульсного модулятора 2. Выход модулятора 2 соединен со входом однополупериодного выпрямителя 3, выход которого под- 25 ключен к диагонали b — d моста. Амплитуда импульсов напряжения э. д. с. ДХ измеряется регистрирующим устройством 4.

Схема настраивается так, что при определенной величине индукции магнитного поля 30 (см. фиг. 2, а) мост abed уравновешен, напряжение U< разбаланса моста и напряжение U на выходе фильтра равны О. На выходе модулятора импульсное напряжение UJ îïðåäåëÿåòся выбранными параметрами модулятора. В 35 общем случае длительность разнополярных импульсов может быть различна. Схема 3 пропускает импульсы только одной (например, положительной) полярности, а напряжение с ее выхода U4 поступает на диагональ моста 40

b — d, осуществляя питание датчика Холла.

При изменении индукции магнитного поля, например при увеличении (см. фиг. 2, б) за счет возрастания входного сопротивления ДХ на выходе моста появляется однополупериодное 45 импульсное напряжение U,, которое сглаживается фильтром для лучшего управления модулятором. С выхода фильтра постоянное напряжение U> поступает на вход модулятора, амплитуда и скважность импульсов переменного напряжения U> на выходе которого пропорциональны U . С ростом измеряемой индукции амплитуда однополярных положительных импульсов на выходе выпрями- еля уменьньзется н, таким образом, уMåíüøÿcòñÿ амплитуда импульсов тока управления датчика.

Уменыпение амплитуды импульсов тока управления с ростом измеряемой индукции компенсирует увеличение чувствительности ДХ.

При уменьшении индукции магнитного поля за счет уменьшения сопротивления ДХ напряжения U и Uq меняют знаки (см. фиг. 2, в), в результате чего меняются амплитуда и длительность импульсов U3 на выходе модулятора, амплитуда однополярных импульсов U, увеличивается и, следовательно, возрастает амплитуда тока управления ДХ. Увеличение амплитуды тока управления компенсирует уменьшение чувствительности ДХ при уменьшении индукции магнитного поля.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает питание ДХ импульсами, амплитуда которых изменяется с изменением величины индукции измеряемого поля, так что коэффициент преобразования магнитометра остается постоянным в широком диапазоне измеряемых полей, что приводит к увеличению точности и расширению диапазона измеряемых полей.

Предмет изобретения

Магнитометр, содержащий датчик Холла, включенный в плечо моста, другие плечи которого составлены из активных сопротивлений, и регистрирующее устройство, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измеряемых полей, оп снабжен последовательно включенными в диагональ моста фильтром нижних частот, широтно-импульсным модулятором и одпополупериодным выпрямителем, выход которого подключен к другой диагонали моста.

4114О1

Составитель И, Ардашева

Редактор М, Андреева

Заказ 1116/19 Изд. № 1180 Тираж 678 Подписное

14НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

1/г

Uq /2

Техред Л. Богданова Корректор Т. Хворова