Способ развертки магнитного поля в спектрометрической аппаратуре и устройство для его осуществления

Способ развертки магнитного поля в спектрометрической аппаратуре и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1, Способ развертки магнитного поля в спектрометрической аппаратуре, заключающийся в дискретном изменении величины поляризующего магнитного поля и его измерении датчиком магнитного поля, отличающий С- я тем, что с целью-повышения линейности развертки магнитного поля, дополнительно изменяют магнитное поле в месте расположения датчика магнитного поля -последовательностью калиброванных по амплитуде импульсов магнитного поля, запоминают величину импульса магнитного поля и по каждому импульсу магнитного поля, отличающегося по амплитуде от предшествующеi то импульса, изменяют поляризующее магнитное .поле на величину, равную (Л шагу дискретности его развертки. 35 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ю (19) (11) 3(51) 01 И 24 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3475666/18-25 (22) 23.07.82 (46) 23.01.84. Бюл. Р 3 (72) В.H.Ëèíåâ, В.A.Ôèãóðèí, Е.Я.Фурса и С.С.Шушкевич (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им. В.И.Ленина (53) 538.11.3(088.8) (56) 1. Пул Ч. Техника ЭПР-спектроскопии. М., "Мир", 1970, с. 370.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 759931, кл. G 01 N 24/10, 1978 (прототип). (54 ) СПОСОБ РАЗВЕРТКИ МАГНИТНОГО

ПОЛЯ В СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОИ АППАРАТУРЕ И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ развертки магнитного поля в спектрометрической аппаратуре, заключающийся в дискретном изменении величины поляриэующего магнитного поля и его измерении датчиком магнитного поля, о т л и ч а ю щ и и с.я тем, что с целью повышения линейности развертки магнитного поля, дополнительно изменяют магнитное поле в месте расположения датчика магнитного поля .последовательностью калиброванных по амплитуде импульсов магнитного поля, запоминают величину импульса магнитного поля и по каждому импульсу магнитного поля, отличаюC щегося по амплитуде от предшествующе го импульса, изменяют поляризующее Е магнитное .поле на величину, равную шагу дискретности его развертки.

1068787

2. Устройство развертки магнитного поля, содержащее электромагнит с источником питания, генератор развертки и датчик магнитного поля, расположенный в рабочем зазоре электромагнита, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены задающий генератор, катушки возмущения магнитного поля, схема выборки — хранения, дифференциальный усилитель, пере лючатель и схема коррекции, причем первый выход задающегс генератора соединен с катушками возмущения магнитного поля и с генератором разверт

Изобретение относится к технической физике и может быть использо вано при изготовлении радиоспектро метрической аппаратуры и других ,устройств, в которых используются 5 источники поляризующего магнитного поля.

Известны способ и устройство развертки магнитного поля для спектрометрической аппаратуры, в которых 3Q изменение вел. чины. поляризующего магнитного поля осуществляется управлением. величиной тока, протека ющего в обмотках электромагнита, величина которого контролируется на опорном сопротивлении. Возможность управления магнитным. полем базируется на наличии функциональной зависимости между током, протекающим в обмотках электромагнита, и величиной магнитного поля в рабочем зазоре С11.

Недостатком указаннЫх способов и устройства является невысокая стабильность магнитного поля и нелинейность его развертки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ развертки магнитного поля в спектро,метрической аппаратуре, заключающийся в дискретном изменении величины . Ç0 поляризующего магнитного поля и его измерении датчиком магнитного поля. устройство для его осуществления содержит электромагнит с источником питания, генератор развертки и дат- 35 чик магнитного поля, расположенный в рабочем зазоре электромагнита.

Величина магнитного полн в рабочем зазоре электромагнита измеряется .датчиком:магнитного поля, входное напряжение которого пропорционально значению магнитного поля. Задание требуемого значения. магнитного поля и его развертка осуществляется от генера тора развертки путем установления 45 ки, а второй — с управляющими входами схемы выбо ки-хранения и переключателя, датчик магнитного поля помещен в магнитное поле катушек возмущения и подключен к входу схемы выборкихранения и первому входу дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к выходу схемы выборки-хранения, а выхо — к сигнальному входу переключателя, источннк питаний соединен с генератором развертки, первым выходом переключателя и через схему. коррекции с вторым выходом переключателя. соответствия между напряжением с вйхода генератора развертки и величиной сигнала с выхода датчика магнитного поля. В качестве. генератора развертки используется цифровой генератор пилообразного напряжения.

Линейность развертки в известных способе и .устройстве определяется линейностью генератора развертки и температурной стабильностью передаточной характеристики датчика маг;нитного поля. Для лучших известных датчиков магнитного поля (например, датчиков Холла) значения этих пара метров составляют соответственно

3.10 и 5е10 - град <, что при раз вертках магнитного поля в диапазоне

1000 Э составляе. соответственно

30 Э и 0,5 Э град . Нелинейность цифрового генератора зависит от шага квантования и, например, для

12-ти разрядного генератора составляет 5 ° 10 t21.

Недостатком известного устройства является нелинейность развертки магнитного поля, определяемая нелинейностью передаточной характеристики датчика магнитного поля.

Цель изобретения — повышение линейности развертки магнитного поля.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу развертки магнитного. поля в спектрометрической аппаратуре,. заключающемуся в дискретном изменении величины поляриэующего магнитного поля и его измерении датчиком магнитного поля, дополнительно изменяют магнитное поле в месте расположения датчика магнитного поля последс;ательно калиброванных по амплитуде магнитного поля, запоминают величину импульса магнитного поля и по каждому импульсу магнитного поля, .отличающегося по амплитуде от.предшествующего импульса, изменяют поляризующее маг1068787 нитное поле на величину, равную шагу дискретности его развертки.

-В устройство развертки магнитного поля, содержащее электромагнит с источником питания, генератор раз-. вертки и датчик магнитного поля, 5 расположенный в рабочем зазоре электромагнита, введены задающий генера" тор, катушки возмущения магнитного поля, схема выборки-хранения, дифференциальный усилитель, переключатель 10 и схема коррекции, причем первый выход задающего генератора, соединен с катушками возмущения магнитного поля и с генератором развертки, а второй — .с управляющими входами !5 схемы выборки-хранения и переключателя, датчик магнитного поля помещен в магнитное поле катушек возмущения и подключен к входу схемы выборкихранения и первому входу дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к выходу схемы выборки-хранения, а выход — к сигнальному входу переключателя, источник питания соединен с генератором развертки, первым выходом. переключателя и через схему коррекции с вторым выходом переключателя.

На чертеже представлено устройство развертки магнитного поля для спект-рометрической аппаратуры, реализую- З0 щее предлагаемый способ.

Устройство развертки магнитного поля включает электромагнит 1 с источником 2 питания, генератор 3 развертки и датчик 4 магнитного поля, 35 расположенный в рабочем зазоре электромагнита 1, задающий генератор 5, катушки б возмущения магнитного поля, схему 7 выборки-хранения, дифференциальный усилитель 8, переключатель 40

9 и схему 10 коррекции, причем первый выход задающего генератора 5 соединен с катушками б возмущения магнитного поля и с генератором 3 развертки, автоРой — с управляющими входами схе- 45 мы 7 выборки-хранения и переключателя 9, датчик 4 магнитного поля помещен в магнитном поле катушек 6 возмущения и подключен к входу схемы 7 выборки-хранения к первому входу дифференциального усилителя 8, второй вход которого подключен к выходу схемы 7 выборки-хранения, а выход — к сигнальному входу переключателя 9, источник 2 питания соединен с генератором 3 развертки, пер-, 55 вым выходом переключателя 9 и через схему 10 коррекции с вторым выходом переключателя 9.

Развертка магнитного поля осушествляется следующим образом. 60

Магнитное поле в рабочем зазоре создается электромагнитом 1 и измеряется датчиком 4 магнитного поля, напряжение на котором пропорционально значению магнитного поля. По импульсу с первого выхода задающего генератора 5 магнитное поле в .Рабочем зазоре изменяется на один шаг (равный шагу дискретности развертки) путем следующих операций.

С помощью катушек б возмущения в месте расположения датчика 4 магнитного поля Формируется калиброванный по амплитуде возмущающий импульс магнитного поля. Генератор 3 развертки с помощью источника 2 питания изменяет величину магнитного поля в рабочем зазоре электромагнита 1 на величину, равную шагу дискретности развертки, но противоположного . знака по отношению.к импульсу магнитного поля,. создаваемому катушками 6 возмущения. На выходедифференциального усилителя 8 с помощью схемы 7 выборки-хранения, которая помнит величину магнитного поля до поступления импульса, формируется напряжение, пропорциональное разности значений в изменении магнитного поля, вызванного катушками б воэмуьзния и генератором 3 развертки.

Появление сигнала ошибки связано с нелинейностью генератора 3 развертки.

Переключатель 9 подключает выход диФференциального усилителя 8,к входу схемы 10 коррекции. Схема 10 коррекции по сигналу с выхода дифФеренциального усилителя 8 форми.рует сигнал коррекции для компенсации ошибки и таким образом корректирует нелинейность развертки за один шаг развертки.

В промежутках между импульсами по сигналу с второго выхода задающего генератора .5 осуществляется стабилизация установившегося значения магнитчого поля в рабочем зазоре путем следующих операций. ,Схема 7 выборки-хранения запоминает напряжение на выходе датчика

4 магнитного поля, пропорциональное установившемуся значению магнитного поля в рабочем зазоре, к торсе подается на второй вход дифференциального усилителя 8. Переключатель 9 подключает выход дифференциально.о усилителя 8 к стабилизируащему входу источника 2 питанчя. Дифференциальный усилитель 8, благодаря глубокой отрицательной обратной связи в цепи регулирования,. поддерживает равенство (стабилизирует) сигналов на выходах датчика 4 магнитного поля и схемы 7 выборки-хранения.

Следующий импульс на первом. выходе задающего генератора 5 повторяет цикл операций, в результате чего магнитное поЛе изменяется еще на один шаг. Периодическое повторение импульсов создает развертку магнитного поля в рабочем зазоре. Амплитуда развертки задается амплитудой и

1068787 их приблизительно на два порядка пд чувствительности, в устройствах для развертки магнитного поля. устройство, реализующее данное техническое решение, обеспечивает развертку магнитного поля в пределах

1-10000 (с линейностью 2 10 ), что приблизительно на два порядка лучше, чем в известном устройстве. Развертка осуществляется от задающего генератора, который формирует импульсы длительностью 20 мкс и амплитуды 0,2 мЭ вЂ” 2 Э с регулируемой частотой следования. Относительная стабильность амплитуды импульсов магнитного поля составляет 5 10 числом калиброванных возмущающих импульсов магнитного поля, а направление развертки — полярностью возмущающих импульсов. Время развертки определяется частотой следования им- . пульсов. При этом линейность развертки в отличие от известного устройства не зависит от передаточной характеристики датчика 4 магнитного поля и характерис.тики генератора 3 развертки. Это позволяет существенно снизить требования параметрам датчиков магнитного поля, используемых в спектрометрической аппаратуре для развертки и стабилизации магнитного поля.

Основным параметром при выборе датчика магнитного поля, таким образом, становится только его чувствительность. Такой способ позволяет применять высокочувствительные датчики магнитного полл, например, магнитодиоды, уступающие датчикам

Холла по линейности передаточной характеристики, но превосходящие

Предлагаемые способ и устройство позволяют, повысить линейность разуй вертки магнитного поля,.что приводит к более точному измерению свойств различных образцов, обладающих внутренней магнитной структурой.

Заказ 11452/37 Тираж 827 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент" r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Майоршин

Редактор Р. Цицика ТехредИ.Гергель Корректор О. Тигор