Способ измерения величины и знака компоненты вектора индукции постоянного магнитного поля и устройство для его осуществления

Способ измерения величины и знака компоненты вектора индукции постоянного магнитного поля и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области техники магнитных измерений с использованием полупровод1шковых магниточувствительных приборов. Цель изобретения - уменьшение порога чувствительности измерений. Устройство для реализации способа содержит источник 1 переменного электрического тока, заграждающий фильтр 2, гальваномагниторекомбинационный резистор 3, селективный усилитель 4, синхронный детектор 5, измеритель 6 напряжения , источник 7 переменного напряжения , Предпоженный способ измерения , основанньй на обнаруженной специфике характеристик гальваномагниторекомбинационкого резистора, позволяет существенно уменьшить порог ччувствительности магт1тных измерений. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5р 4 С 01 К 33/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО. ИЗОБРЕТЕНИЯМ И QTHPbtTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4206161/24-21 (22) 03.03.87 (46) 15.03,89. Бюг.. 1"- 10 (71) Институт физики полупроводников АН ЛитССР (72) И.М. Болотин, И.С. Левитас, К.К. Сталерайтис, С.П. Стонис и Д.И, Радзявичус (53) 621.317.44(088.8) (56) Афанасьев Ю.В. и др. Средства измерений параметров магнитного поля.

Л.: Энергия, 1979, с. 140-146.

Денис В. и др. Полупроводниковые преобразователи./Под ред. IO, Пожелы, Вильнюс: Иокслас, 1980, с. 106-124. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ И 3НАКА КОМПОНЕНТЫ ВЕКТОРА ИНДУКЦИИ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

„„Я0„„. 1465 4 (57) Изобретение относится к области техники магнитных измерений с использованием полупроводниковых магниточувствительных приборов. Цель изоб-. ретения — уменьшение порога чувствительности измерений, Устройство для реализации способа содержит источник 1 переменного электрического тока, заграждающий фильтр 2, гальваномагниторекомбинационный резистор

3, селективный усилитель 4, синхронный детектор 5, измеритель 6 напряжения, источник 7 переменного напряжения. Предложенный способ измерения, основанный на обнаруженной специфике характеристик гальваномагни-, с: торекомбинационного резистора, поз воляет существенно уменьшить порог г чувствительности магнитных измерений.

2 с.п. ф-лы, 3 ил.

1465844

Изобретение относится к области техники измерений, в частности к области техники магнитных измерений с использованием полупроводниковых магниточувствительных приборов.

Цель изобретения - уменьшение порога чувствительности измерения.

Согласно способу измерения величины и знака компоненты вектора.индук- 1й ции постоянного магнитного поля путем воздействия измеряемым магнитным полем на гальваномагниторекомбинационный резистор, пропускании через резистор переменного электрического 15 тока и регистрации величины и знака амплитуды постоянного напряжения переменный ток через резистор пропускают частотно модулированньм, после чего блокируют прохождение тока че- 29 .рез резистор на модулирующей частоте, выделяют переменное напряжение на резисторе иа модулирующей частоте, синхронно с фазой модулирующей частоты детектируют переменное напряже- 25 ние на модулирующей частоте, а о величине и знаке измеряемой компоненты судят по величине и знаку амплитуды детектированного постоянного напряже-! . ния, причем среднюю частоту ße моду-3О ( лированной частоты переменного тока и иодулирующую частоту Q выбирают из соотношений

ci) Г = 1 2 в!Т„сс у,„су! з где — время релаксации изменения

З5 сопротивления резистора в магнитном поле;

Т„- наименьшее время колебаний ,амплитуды постоянного напряжения на резисторе в отсутствие магнитного ! поля.

В предлагаемое устройство для измерения величины и знака компоненты вектора индукции постоянного магнитного поля, содержащее гальваномагни. торекомбинационный резистор, источник переменного электрического тока и измеритель постоянного напряжения, введены источник переменного напря50 жения, эаграждающий фильтр, селективный усилитель и синхронный детектор.

Источник тока выполнен с управляемой напряжением частотой. Источник напряжения соединен с входом. управления частотой источника тока и с управляю55 щим входом детектора, фильтр подключей.меяду выходом источника тока и резистором, выход усилитепя соединен с сигнальным входом детектора. Выход детектора соединен с входом измерителя напряжения, причем фильтр и усилитель настроены на частоту источника напряжения.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 — частотные характеристики устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные источник i переменного электрического тока, заграждающий фильтр 2 и гальваномагниторекомбинационный резистор 3, параллельно к которому подключен селективный усилитель 4, синхронный детектор 5, . 1.. вход и выход которого подсоединены к выходу усилителя 4 и входу измерителя 6 напряжения соответственно, Управляющие входы источника 1 и детектора 5 подсоединены к выходу источника 7 переменного напряжения, Способ реализуется .следующим образом.

При воздействии на резистор 3 магнитным полем и пропускании через него переменного электрического тока из источника 1 с некоторой частотой 63>, | (циклической) на резисторе возникают кроме переменного напряжения два постоянных напряжения с амплитудами

U„U . Первое напряжение U„, паразитное, имеет место и в отсутствии " магнитного поля, не поддается компенсации вследствие временного дрейфа его амплитуды и нелинейности вольтамперной характеристики резистора.

Указанный дрейф амплитуды U„(t), где t — время, характеризуется сравнительно большими временами, наименьший из которых Т„ составляет секунды. Вторая амплитуда U является исключительно следствием магнитного поля и пропорциональна компоненте индукции. Обнаружено, что при определенных условиях Б„ и 11 по разному зависят от частоты тока через резистор. Это различие характеризуется различными граничными частотами (ae и <д„ зависимостей Ue(ca) и 11„(<й) (фиг.. За). Граничная частота u„ a зависимости U (сд) при достаточно больших амплитудах тока определяется временем пролета 2„ инжектированных из токовых контактов резистора носителеи заряда межконтактнога расс- аяния c„wL /((uI,i2,), где I — амплитуда тока; Š— сопротивление резистора в отсутствие магнитного поля; — ам5 биполярная подвижность носителей заряда; L — расстояние между таковыми контактами резистора вдоль линий тока. Граничная частота Q в зависимости Б () определяется временем оь 1О устайовления диффузионного равновесия носителей заряда в направлении действия силы Лоренца, т.е. в направлении

2 перпендикулярном току а> d /Э, где

d. — расстояние между поверхностями 15 резистора, перпендикулярными направлению силы Лоренца; 9 — - коэффициент диффузии носителей заряда. Подбирая

d L I, Р, можно .достичь условия свми„и, соответственно, условия М>< ù ,саИ„ . Используя это обстоятельство, частоту переменного тока через резистор модулируют переменным напряжением (фиг. 2а) источника 7 частотой и

=2в/Т (Т - период) в области частот 25 b-b@ О +bM (фиг. Зб), в которой. амплитуда U„ïðàêòè÷åñêè не зависит от частоты тока, а амплитуда U от нее зависит наиболее круто (фиг. 2а).

Последнее имеет место в окрестности ЗО частоты Q, приблизительно удовлетворяющей равенству Я 1. Выбирая чаСтоту я много больше величины

2н /Тв, но меньше частоты О, в ре- зультате того, что частотно модулированный ток (фиг., 2б) пропускают чеpcs заграл@ающий фильтр, настроенный иа частоту cJ>. На этой частоте (а„) возникает переменное напряжение только при воздействии на него маг- 4п нитным полем (фиг. 2в) . Это переменное напряжение выделяют из других гармоник переменного тока селектив.. ным усилителем 4 (фиг, 2г), затем детектируют синхронно с напряжением 45 источника 7 (фиг. 2д) и измеряют величину и знак постоянного напряжения зме ителем 6. и р

Таким образом, предлагаемые спо-,О соб измерения и устройство для его . осуществления, основанные на обнаруженной специфике характеристик гальваиомагниторекомбинацианного резистора, позволяют уменьшить порог чувствительности магнитных измерений.!

465844 4

Формула изобретения

1. Способ изкерения величины и знака компоненты вектора индукции постоянного магнитного поля, состоя- щ ш в воздействии измеряемым магнит-, ным полем на гальваномагниторекомбинацианный резистор, пропускании через него переменного тока и регистрации величины и знака падения постоянного напряжения на резисторе, о т л и— чающий с я тем, что, с целью уменьшения порога чувствительности измерения, переменный ток модулируют по частоте, синхронно с фазой модулирующей частоты детектируют перемейное напряжение на гальваномагни-.

Р торекомбинационном резисторе и величину и знак измеряеМой компоненты определяют по величине и знаку амплитуды детектированного напряжения, причем среднюю частоту Я модулированной частоты переменного тока и модулирующую частоту у выбирают из соотношения

Яь ъ= 2 " Т Qì с М где С вЂ” время релаксации изменения сопротивления гальваномагнитореком" бинацианного резистора в магнитном поле;

Тп — наименьшее время колебаний амплитуды постоянного напряжения иа гальванамагниторекомбинационнам резисторе в отсутствии магнитного поля.

2. Устройство для измерения величины и знака компоненты вектора индукции постоянного магнитного поля, содержащее гальваномагниторекомбинационный резистор, источник переменного тока и измеритель постоянного напряжения,о тли ч ающ е е с я тем, что в него введены. источник переменного напряжения, эаграждающий филь тр, селективный усилитель и синхронный детектор, причем источник переменного тока выполнен с управляемой напряжением частотой, выход источника переменного тока через заграждающий фильтр соединен с входом гальваномагниторекомбинационного реэис тора, выход которого соединен через последовательно включенные селективньй усилитель и синхронный детектор- с входом измерителя постоянного напряжения, управляющие входы источника переменного тока и синхронного детектора соеди" иены с выходом источника переменного напряжения .

l465844

®uzi т„,8

Составитель А. Сазонов

Редактор С. Лисина Техред Л.Олийньпс Корректор О. Кравцова

Заказ 943/48 Тираж 711 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Ilроивводственно-ивдатедьский комбинат Патент, r, Ужгород, ул. Гагарина, Н t lI.

101