Цифровой магнитометр

Цифровой магнитометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАЙИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДА ТЕДЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

{23) Приоритет

Опубликовано 23 09 81 ° Бюллетень:№ 35 (5! )М. Кл.

С 01 R 33/06

Кввударстаенный комитет

О0 делам нзобдетеннй н открытий (53) УДК 621. .31 7.44 (088.8) Дата опубликования описании 26.09.81 ..A (54 ) 1МФ РОВОЙ МАГНИТОМЕТР

Изобретение относится к технике магнитных измерений и может быть использовано для измерения величины индукции магнитного поля, а также для измерения величины ее градиеНта.

Известны устройства для измерения индукции и градиента индукции постоянных и переменных магнитных полей, содержащие два гальваномагнитных преобразователя, например датчики Холла, вве, денные в измеряемое поле и расположен«

tQ ные на определенном расстоянии друг от друга, источники питания.и регистрирую. щие приборы Clj.

Этим устройствам присущи погрешности измерения градиента индукции магнитного поля иэ-за неидентичности обоих преобразователей и режимов их работы.

Кроме того, в данных устройствах не учиЧв 20 тывается закон распределения магнитной индукции вдоль базового расстояния между преобразователями, что является причиной дополнительной погрешности при измерении средней индукции магнитного поля.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее полевой магнитотранэистор со структурой металл-диэлектрикполупроводник-диэлектрик-металл (МЛПДМ), источник постоянного тока питания, импульсный генератор управляющего напряжения и выходные регистрирующие приборы Г23.

Недостатком является то, что в известном устройстве из-эа разброса параметров магнитотранзистора (неравенства емкостей слоев диэлектрика структуры

МДПДМ), сигналы эффектов поля полностью взаимокомпенсируются. Из-эа этого, на выходе магни готранзистора имеет место аддаптивная помеха, которая ограничивает точность измерений и пороговую чувствительность устройства. При замене ма1 нитотранзистора в процессе эксплуатации известного устройства величина аддаптивной помехи является неопределенной, и, 3 8665 следовательно, устройство становится не- работоспособным.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, 5 что в устройство, содержащее полевой магнитотранзистор со структурой металлдиэлектрик-полупроводник-диэлектрик-металл, первый источник постоянного тока, управляемый импульсный генератор, преобразователь амплитуда импульса напряжения-цифра", и два цифровых регистрирующих прибора, дополнительно введены второй источник постоянного тока, переключатель и последовательный сумматор, 15 один из токовых электродов магнитотранзистора. подключен через переключатель к первому и второму источнику постоянного тока и через преобразователь к последовательному сумматору, соединенному с выходными регистрирующими приборами, а второй токовый электрод соединен с обшей шиной устройства, полевые электроды магнитотранзистора подключены к управляемому импульсному генератору, вход которого соединен с выходом блока управления, который также соединен со входами управления переключателя, преобразователя, сумматора и регистрирующих приборов, На чертеже приведена структурная схема цифрового магнитометра.

Магнитометр состоит иэ полевого магнитотранзистора 1 со структурой МДЦДК с токовыми электродами 2,3, и с поле- выми электродами 4,5. Токовый электрод

2 соединен с обшей шиной магнитометра, а таковыи электрод 3 соединен с выходом переключателя 6, первый вход которого соединен с выходом первого источа 40 ника 7 постоянного тока, а второй вход соединен с выходом второго источника 8 постоянного тока. Точка соединения токового электрода 3 и выхода переключателя

6 через преобразователь 9 типа "амплитуда импульса напряжения — цифра" и последовательный сумматор 10 соединена со входами цифровых регистрирующих приборов 11 и 12.

Полевые электроды 4 и 5 соединены с выходами управляемого импульсного генератора 13. Входы управления переключателя 6, преобразователя 9, сумматора 10, регистрирующего прибора 11, регистрирующего прибора 12 и импульсного генератора 13 соединены с выходами блока 14 упра вления.

Цифровой магнитометр работает в четыре такта, причем в первые два такта из17 4 меряется магнитная индукция, а в третий и четвертый тахт — ее градиент. В исходном состоянии переключателя 6 токовый электрод 3 магнитотранзистора 1 соединен с выходом источника 7 постоянного тока, величиной 3. . В начале первого такта работы импульсом, поступающим с блока управления 14, запускается управляемый импульсный генератор 13, на выходах которого формируются видеоимпульсы напряжения одинаковой амплитуды 0 и противопо-.

1 ложной полярности. При этом, в результате полевого гальваномагниторекомбинационного эффекта и эффекта поля, на выходе магнитотранзистора 1 (на токовом электроде 3) формируется видеоимпульс напряжения Ue, амплитуда которого выражается

4 э

8 76 Ксэо (1) где  — средйяя величина индукции измеряемого магнитного поля

К.,— постоянный коэффициент В/А Т/;

Kg- постоянный коэффициент.

Второй член выражения (1) появляется в результате неполной взаимной компенсации сигналов эффекта поля. Вследствие неодинаковых величин емкостей слоев диэлектрика магнитотранзистора 1, изменения температуры внешней среды," старения магнитотранзистора и т.д. Импульсом, поступающим с блока 14 управления после насыщения выходного импульса магнитотранэистора 1, запускается преобразователь 9, осуществляющий преобразование напряжения 0 в пропорциональную цифро- вую величину N„ О „, которая записывается в регистры сумматора 10. После записи, в начале второго такта, импульсами, поступающими с блока управления

14, осуществляется сброс и подготовка преобразователя 9, а переключатель 6 переводится в состояние, при котором источник 7 тока отключен, а источник 8 соединен с выходом магнитотранзисто- . ра 1 . Во втором такте магнитометр работает также, как и в первом.

Величина и направление тока 3g источнина 8 уссанавливаеесн иа условна о =-7Н, При етом, сосласно выражению (1, во втором такте на сумматор записывается цифровая величина Ng . Причем

Й 0 =К 376 К -17 4 (2) где 0 - амплитуда выходного импульса

2 магнитотранэистора 1 во втором такте работы.

Согласно выражениям (1) и (2), в конце второго тахта на выходе сумматора

10 формируется выходная цирровая вели- I

5 М чина, пропорциональная величине измеряемой индукции =N +

1 1 7 (3) которая регистрируется цифровым регистрирующим прибором 11.

Работа магнитометра в третьем и четвертом тактах аналогична работе в первом и втором тактах с тем лишь отличием, что на выходах управляемого импульсного генератора 1 3 формируются однополярные видеоимпульсы с амплитудой 0 1, а выходная цифровая величина, пропорциональная величине измеряемого градиента

Й г,д,сумматора 10 регистрируется цифровым регистрирующим прибором 12. . При этом, в результате магнитоградиентного эффекта и эффекта поля в магнитотранзисторе 1, в конце третьего такта в сумматор 10 записывается цифровая величина . N3 р а6 5+К Х U, (4) где гай6- величина измеряемого поперечного градиента индукцииВ.

В конце четвертого такта в сумматор записывается цифровая величина

Я К 3 га49-К Э 0

% т.е. после суммирования, согласно (4) и (5) формируется выходная цифровая величина

%raa 6" 9 7 . (6)

Таким образом, введение в устройство второго источника 8 постоянного тока, переключателя 6 и сумматора 10 позволяет автоматически исключить погрешность, связанную с. сигналом помехи эффекта поля, что обеспечивает работоспособность цифрового,магнитометра при разбросе параметров магнитотранзистора 1

1 и увеличивает точность измерений.

Формула изобретения

Цифровой магнитометр, содержащий полевой магиитотранзистор со структурой

30 металл-диэлектрик-полупроводник -диэлектрик-металл, первый источник постоянного тока, управляемый импульсный генератор, преобразователь амплитуда импульса напряжения-цифра" и два цифровых регистри1s рующих прибора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения в него введены второй источник постоянного тока, переключатель и последовательный сумматор, один из токовых

2О электродов магнитотранзистора подключен через переключатель к первому и второму источнику постоянного тока и через преобразователь к последовательному сумматору, соединенному с выходными регистри у .рущими приборами, а второй токовый электрод соединен с общей шиной устройства, полевые электроды магнитотранзистора подключены к управляющему импульсному генератору, вход которого соединеп с выходом блока управления, который также соединен со входами управления переключателя, преобразователя, сумматора и реги— стрирующих приборов.

Источники информации, 35 принятые во внимание при экспертизе

1. Афанасьев Ю. В. и др. Средства измерений параметров магнитного поля.

Л., 1979, с. 154.

2. Авторское свидетельство СССР по

4О заявке % 2666316/21,кл. G 01 R ЗЗ/06, 26.03.79.

Составитель Г. Змиевская

Редактор Г. Волкова Техред А. Савка Корректор Г. Решетиик

Заказ 8073/69 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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