Способ измерения напряженности постоянных магнитных полей

Способ измерения напряженности постоянных магнитных полей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ путем воздействия на магниточувствительный датчик постоянным и переменным напряжениями и последующим воздействием «Магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона величин измеряемых напряженностей и повышения точности измерения, после воздействия магнитного поля на датчик воздействуют напряжением постоянного тока, увеяичивакхцимся до наступления момента равенства концентраций носителей тока в обеднепнс и обогащенном носителями слоях магниточувствительного датчика, о величине напряженности магнитного поля судят по величине напряжения постоянного тока в момент равенства концентраций. D1 30

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЗДП G 01 и 33/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3399686/18-21 (22) 19.02.82 (46 ) 30.09.83. Бюл. Р 36 (72) В.П. Жебрюнайте, И.С. Левитас

Ю.К. Пожела и А.П. Сащук (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики полупроводников АН Литовской CCP (53) 621.317.44(088 ° 8)

{56 ) 1. Авторское свидетельство СССР

9 256849, кл. G 01 R 33/12,1969.

2. Авторское свидетельство СССР

9 410342, кл. С 01 и 33/02, 1974.

{54 ) (57 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ПОСТОЯ Н НЫХ МАРН ИТНЫХ ПОЛЕИ путем воздействия на магниточувстви„„Я(.) „„1045180 А тельный датчик постоянным и переменным напряжениями и последующим воздействием магнитного поля, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона величин измеряемых напряженностей и повышения точности измерения, после воздействия магнитного поля на датчик воздействуют напряжением постоянного тока, увеличивающимся до наступления момента равенства концентраций носителей тока в обедненном и обогащенном носителями слоях магниточувствительного датчика, о величине напряженности магнитного поля судят по величине напряжения постоянного тока в момент равенства концентраций.

1О451ВО

Изобретение относится к магнитометрии и может быть использовано на предприятиях, изготавливающих высокой точности магнитометры постоянных магнитных полей.

Известен способ измерения напряженности постоянных магнитных полей путем пропускания переменного тока через магниторезистивный датчик, подключения его в плечо измерительного моста, предварительной балансировки измерительного моста и последующего помещения датчика в измери.тельное магнитное поле (1 3.

Однако из-за малой чувствительности магниторезистивных датчиков данный способ является малочувствительным, что особенно существенно проявляется при измерении слабых магнитных полей.

Иаиболее близким к предлагае лому по технической сущностл является спо-20 соб, измерения напряженности постоянных магнитных полей путем пропускания постоянного и переменного токов через магниточувствительный датчик с различными скоростями поверхностей 25 рекомбинации (СПР), включенный B плечо измеритель ного моста, и предварительной балансировки измерительного моста на частоте переменного тбка питания, а также последующего 3() помещения датчика в измеряемое постоянное магнитное псле и регистрации измерительным прибором в диагонали моста сигнала с частотой тока пита.- ия (.2 3.

Однако известный способ характеризуется недостаточно широким динамическим диапазоном измерения в области более сильных магнитных полей; . Цель изобретения — расширение диапазона величин измеряемых напря- 40 женностей и повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения напряженности постоянных магнитных 45 полей путем воздействия на магниточувствительный датчик постоянным и переменным напряжениями и последующим воздействием магнитного поля после воздействия магнитного поля на датчик воздействуют напряжением постоянного тока, увеличивающимся до наступления момента равенства концентраций носителей тока в обедненном и обогащенном носителями слоях магниточувствительного датчика, о величине напряженности магнитного поля судят по величине напряжения постоянного тока в момент равенства концентраций.

На фиг. 1 показана зависимость

oT носитель ного изменения сопротивления датчика от напряженности магнит-. ного поля; на фиг. 2 — распределение концентрации носителей тока по сечению датчика при отклонении носителей к грани с малой скоростью поверхностной рекомбинации в случае слабых и сильных полей; на фиг. 3 схема устройства, реализующего способ.

Изменение сопротивления. магниточувствительного датчика с увеличением напряженности магнитногополя при отклонении носителей к грани с большой СПР увеличивается (фиг. 1, кривая 1 ). .При противоположном направлении магнитного поля, когда носители тока отклоняются к грани с малой СПР, в области слабых магнитный полей относительное изменение сопротивления отрицательно (фиг. 1, кривая 2 ). С увеличением напряженности магнитного поля в области более сильных магнитных полей (H=0,5 .T ) относительное изменение сопротивления меняет знак, становится положительным, как и в случае отклонения носителей к грани с большой скоростью рекомбинации, что связано с появлением в сильном поле обед енного носителями слоя (фиг. 2 ) и его доминиру ощей ролью в изменении средней концентрации.

Величи .а магнитного поля Н р, при которой относительное изменение сопротивления меняет свой знак (концентрации носителей в обедненном и обогащенном слоях равны ), определяется отношением 2

U П соsmt

"кр 3 где U + U co s t — приложенное напряжение к да=чику, причесал U д >> U „;

Sg

S отношение скоростей поверхностной рекомбинации на противоположных .гранях;

d — толщина датчика;

К вЂ” коэффициент, зависящий от параметров полупроводникового материала; м — циклическая частота.

Как видно из (1 ), чем больше напряженность магнитного поля, тем меньшее должно быть приложено электрическое напряжение для достижения равенства концентраций носителей тока в обедненном и обогащенном носителями слоях.

На датчик . подают постоянное U и переменное U. электрические напряжения (причем U o) U ), Перед началом измерения осуществляют балансировку моста. Далее помещают датчик в измеряемое магнитное поле. Меняют величину постоянного напряжения питания до значения, при котором ус1045180

Фиг З, ВНИИПИ Эакаэ 7547 48 Тираж 710 Подписное

Филиал ППП Патент, г . Ужгород, ул, роектная, танавливается баланс измерИтельного моста в магнитном поле. Измеряют напряжение на датчике, по величине .которого определяют величину напряженности магнитного поля.

Источник 3 постоянного напряже- 5 ния (фиг. 3) включен через регулятор 4 напряжения в диагональ моста, состоящего из магниточувствительного датчика 5 гальваномагниторекомбинационного типа, балансировочного fQ резистора б. и симметричного выхода источника 7 переменного напряжения, измерителя 8 постоянного напряжения, избирательного фильтра 9, настроенного на частоту переменного напряжения питания и подключенного в диагональ моста, и ноль-индикатора 10.

На датчик подают постоянное и переменное напряжения, балансируют мост. Далее помещают датчик в эталонное магнитное поле напряженностью

0,8 Т. Для установления, баланса измерительного моста в магнитном поле меняют величину постоянного напряжения. питания.

Таким образом, изменение величины постоянного напряжения питания до э начения, при котором устанавливается баланс измерительного моста в магнитном поле, дает возможность расширить динамический диапазон измеряемых магнитных полей до 2Т. Применение нулевого метода измерений балансировки моста в магнитном поле на порядок увеличивает точность измерений. Все это в совокупности ббеспечивает измерение с высокой точностью постоянных магнитных полей в широком диапазоне.