RU136898U1

RU136898U1 - MAGNETIC FIELD SENSOR

Info

Publication number: RU136898U1
Application number: RU2013139989/28U
Authority: RU
Inventors: Сергей Суренович Нерсесов; Андрей Генрихович Сегалла; Юрий Константинович Фетисов; Дмитрий Владимирович Чашин; Дмитрий Юрьевич Шахворостов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Элпа" с опытным производством"
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2014-01-20

Abstract

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в различных областях науки и промышленности при создании датчиков магнитного поля. Сущность полезной модели заключается в том, что датчик магнитного поля, содержащий цилиндр, выполненный из пьезоактивного материала, на одной из поверхностей которого нанесен разрезной электрод возбуждения, а второй электрод выполнен из четного количества частей, где каждая отдельная часть пьезоэлектрика поляризуется по окружности и является сигнальной. В результате используется продольный пьезоэлектрический эффект, при этом продольная пьезоэлектрическая постоянная больше, чем поперечная. The utility model relates to the field of measurement technology and can be used in various fields of science and industry to create magnetic field sensors. The essence of the utility model is that a magnetic field sensor containing a cylinder made of piezoelectric material, on one of the surfaces of which a split excitation electrode is applied, and the second electrode is made of an even number of parts, where each individual part of the piezoelectric is circularly polarized and is a signal . As a result, a longitudinal piezoelectric effect is used, while the longitudinal piezoelectric constant is greater than the transverse one.

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в различных областях науки и промышленности при создании датчиков магнитного поля.The utility model relates to the field of measurement technology and can be used in various fields of science and industry to create magnetic field sensors.

Известен датчик магнитного поля (патент RU №83139), содержащий цилиндрический сердечник, выполненный из пьезоактивного материала, поляризованный по радиусу [1]. На внутренней и наружной поверхности сердечника нанесены электроды, а снаружи расположена катушка возбуждения. Если приложить постоянное магнитное поле перпендикулярно диаметральной плоскости цилиндра, а на катушку возбуждения подать переменный ток, с частотой собственных механических радиальных колебаний цилиндра, то в кольцевых электродах возникнут токи индукции, которые будут взаимодействовать с постоянным магнитным полем и на электроды будет действовать сила Фарадея с частотой резонанса. В результате в цилиндре возникнут механические колебания на собственном резонансе, а на электродах появится переменное напряжение.A known magnetic field sensor (patent RU No. 83139) containing a cylindrical core made of a piezoactive material, polarized along the radius [1]. Electrodes are applied on the inner and outer surfaces of the core, and an excitation coil is located outside. If a constant magnetic field is applied perpendicular to the diametrical plane of the cylinder, and an alternating current is applied to the excitation coil with the frequency of the cylinder’s own mechanical radial vibrations, then induction currents will appear in the ring electrodes that will interact with the constant magnetic field and the Faraday force will act on the electrodes with frequency resonance. As a result, mechanical oscillations will occur in the cylinder at their own resonance, and an alternating voltage will appear on the electrodes.

Недостатком данного датчика является наличие многовитковой катушки, что увеличивает его габариты.The disadvantage of this sensor is the presence of a multi-turn coil, which increases its dimensions.

Известен датчик магнитного поля (патент RU №94721), содержащий цилиндрический сердечник, выполненный из пьезоактивного материала, поляризованный по радиусу, на внутренней и внешней сторонах цилиндра нанесены электроды, причем один из них выполнен разрезным [2]. Датчик работает следующим образом. При приложении постоянного магнитного поля перпендикулярно диаметральной плоскости цилиндра и подачи переменного тока на разрезной электрод с частотой радиального механического резонанса цилиндра, в результате комбинации явления электромагнитной индукции в проводящем контуре и пьезоэффекта, на электродах возникает переменное напряжение пропорционально постоянному магнитному полю и переменному току в разрезном электроде.A known magnetic field sensor (patent RU No. 94721), containing a cylindrical core made of a piezoactive material, polarized along the radius, electrodes are deposited on the inner and outer sides of the cylinder, and one of them is made split [2]. The sensor operates as follows. When a constant magnetic field is applied perpendicular to the diametrical plane of the cylinder and an alternating current is applied to the split electrode with a frequency of the radial mechanical resonance of the cylinder, as a result of the combination of the phenomenon of electromagnetic induction in the conductive circuit and the piezoelectric effect, an alternating voltage arises on the electrodes in proportion to the constant magnetic field and the alternating current in the split electrode .

Недостатком данного датчика является наличие общего электрода тока возбуждения и цепи измерения и его работа на поперечном пьезоэффекте.The disadvantage of this sensor is the presence of a common electrode of the excitation current and the measurement circuit and its operation on the transverse piezoelectric effect.

Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи по устранению указанных недостатков.This utility model is aimed at solving a technical problem to eliminate these shortcomings.

Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении чувствительности датчика магнитного поля.The technical result achieved in this case is to increase the sensitivity of the magnetic field sensor.

Указанный технический результат достигается тем, что в датчике магнитного поля, содержащем цилиндр, выполненный из пьезоактивного материала, на одной из поверхностей которого нанесен разрезной электрод возбуждения, а второй электрод выполнен из четного количества частей, где каждая отдельная часть пьезоэлектрика поляризуется по окружности и является сигнальной. Таким образом, используется продольный пьезоэлектрический эффект, который, как известно больше, чем поперечный [3].The specified technical result is achieved by the fact that in a magnetic field sensor containing a cylinder made of piezoelectric material, a split excitation electrode is deposited on one of its surfaces, and the second electrode is made of an even number of parts, where each individual part of the piezoelectric is circularly polarized and is a signal . Thus, a longitudinal piezoelectric effect is used, which is known to be more than transverse [3].

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.These features are significant and are interconnected with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.

Предлагаемое изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность получения требуемого технического результата.The present invention is illustrated by a specific example of execution, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the possibility of obtaining the desired technical result.

Устройство датчика магнитного поля приведено на фиг 1. Он содержит цилиндр, выполненный из пьезоактивного материала - 1, разрезной электрод возбуждения - 2, две пары сигнальных электродов - 3 и 4, возбуждающий генератор переменного тока - 6, усилителя измеряемого сигнала - 5, синхронного детектора - 7, фазовращателя - 8 и индикатора - 9.The device of the magnetic field sensor is shown in Fig 1. It contains a cylinder made of piezoactive material - 1, a split excitation electrode - 2, two pairs of signal electrodes - 3 and 4, an exciting alternating current generator - 6, a measured signal amplifier - 5, a synchronous detector - 7, phase shifter - 8 and indicator - 9.

Датчик работает следующим образом. На разрезной электрод 2 подается переменный ток с генератора 6 с частотой радиального механического резонанса цилиндра, при наличии постоянного магнитного поля, перпендикулярного диаметральной плоскости цилиндра, на электрод 2 будет действовать сила Фарадея с частотой резонанса. В результате в цилиндре возникнут механические колебания на собственном радиальном резонансе, а на сигнальных электродах 3, 4 появится переменное напряжение, которое поступает на усилитель 5, затем на синхронный детектор 7, а с него на индикатор 9. Фазовращатель 8 служит для отстройки от наводок сигнала возбуждения.The sensor operates as follows. An alternating current is supplied to the split electrode 2 from the generator 6 with a frequency of the radial mechanical resonance of the cylinder, in the presence of a constant magnetic field perpendicular to the diametrical plane of the cylinder, the Faraday force with the resonance frequency will act on the electrode 2. As a result, mechanical oscillations will occur in the cylinder at their own radial resonance, and an alternating voltage will appear on the signal electrodes 3, 4, which is supplied to the amplifier 5, then to the synchronous detector 7, and from it to the indicator 9. The phase shifter 8 serves to detune from signal pickups excitement.

Настоящая полезная модель промышленно применима, может быть изготовлена с использованием известных технологий, а испытания макета показали соответствие заявленным техническим решениям.This utility model is industrially applicable, can be manufactured using known technologies, and prototype tests have shown compliance with the claimed technical solutions.

Используемая литература:Used Books:

1. Патент RU №83139, G01R 3/02, опубл. 20.05.2009 г.1. Patent RU No. 83139, G01R 3/02, publ. 05/20/2009

2. Патент RU №94721, G01R 33/02. опубл. 27.05.2010 г.2. Patent RU No. 94721, G01R 33/02. publ. May 27, 2010

3. Ультразвуковые преобразователи, под ред. Е. Кикучи, 1972 г. с. 255-256.3. Ultrasonic Transducers, ed. E. Kikuchi, 1972 255-256.

Claims

A magnetic field sensor containing a cylinder made of piezoelectric material, on one of the surfaces of which a split excitation electrode is applied, characterized in that the second electrode is made of an even number of parts, where each individual part of the piezoelectric is circularly polarized and is a signal one.