RU1774296C - Magnetic field metering device - Google Patents

Magnetic field metering device

Info

Publication number
RU1774296C
RU1774296C SU904870170A SU4870170A RU1774296C RU 1774296 C RU1774296 C RU 1774296C SU 904870170 A SU904870170 A SU 904870170A SU 4870170 A SU4870170 A SU 4870170A RU 1774296 C RU1774296 C RU 1774296C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
magnetic field
trigger
measuring
Prior art date
Application number
SU904870170A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Герман Вульфович Абрамзон
Андрей Евгеньевич Бегун
Анатолий Георгиевич Равлик
Владимир Николаевич Самофалов
Станислав Трофимович Рощенко
Николай Иванович Яковлев
Original Assignee
Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов filed Critical Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов
Priority to SU904870170A priority Critical patent/RU1774296C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1774296C publication Critical patent/RU1774296C/en

Links

Abstract

Изобретение относитс  к технике магнитных измерений и может быто использовано в приборах и устройствах измерени  магнитной индукции посто нного или медленно мен ющегос  магнитного пол . Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расширение диапазона измер емых магнитных полей. Цель достигаетс  тем, что в устройство введены последовательно соединенные дифференцирующа  цепь, компаратор напр жени , формирователь импульсов синхронизации и D-триггер, а также формирователь пр моугольных симметричных импульсов 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The invention relates to techniques for magnetic measurements and can be used in instruments and devices for measuring the magnetic induction of a constant or slowly changing magnetic field. The aim of the invention is to increase the accuracy and range of the measured magnetic fields. The goal is achieved by the fact that a differentiating circuit, a voltage comparator, a synchronization pulse shaper and a D-trigger, as well as a rectangular symmetrical pulse shaper 1 zp are introduced into the device f-ly, 2 ill.

Description

Изобретение относитс  к технике магнитных измерений и может быть использовано в приборах и устройствах измерени  магнитной индукции посто нного или медленно мен ющегос  магнитного пол .The invention relates to techniques for magnetic measurements and can be used in instruments and devices for measuring the magnetic induction of a constant or slowly changing magnetic field.

Цель изобретени  - повышение точности и расширение диапазона измерений.The purpose of the invention is to increase accuracy and expand the measurement range.

На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг 2 - временные диаграммы работы его функциональных узлов.In FIG. 1 shows a functional diagram of the device; in Fig 2 - timing diagrams of the operation of its functional units.

Устройство (фиг 1) содержит генератор 1 возбуждени , питающий двухпол рным током треугольной формы д (см. фиг,2а) соленоидальную катушку 2, внутри которой установлен тонкопленочный магни- торезистивный элемент (МРЭ) 3 из железоникелевого сплава, нанесенный на подложку (на фигурах не показана) МРЭ 3 включен в схему четырехплечевого рези- стивно-магниторезистивного моста 4 (остальные плечи - резисторы R1 и R2), который питаетс  от источника 5 посто нного тока. Измерительна  диагональ моста 4 подключена к входу усилител  6, к выходуThe device (Fig. 1) contains an excitation generator 1 supplying a triangular bipolar current d (see Fig. 2a) a solenoidal coil 2, inside which a thin-film magnetoresistive element (MRE) 3 of an iron-nickel alloy is deposited on a substrate (in the figures not shown) MRE 3 is included in the four-arm resistive magnetoresistive bridge 4 circuit (the remaining arms are resistors R1 and R2), which is powered by a direct current source 5. The measuring diagonal of the bridge 4 is connected to the input of the amplifier 6, to the output

которого подключена дифференцирующа  цепь 7, а ее выход подключен к одному из входов компаратора 8, на другой вход которого подаетс  посто нное опорное напр жение Don. К выходу компаратора 8 подключен формирователь 9 импульсов синхронизации, выход которого подключен к входу синхронизации D-триггера 10, выходы D-триггера 10 подключены к входам регистрирующего прибора 11. Информационный вход D-триггера подключен к выходу формировател  12 пр моугольных симметричных импульсов, вход которого подключен к выходу генератора 1 возбуждени .of which a differentiating circuit 7 is connected, and its output is connected to one of the inputs of the comparator 8, to the other input of which a constant reference voltage Don is applied. A synchronizer pulse generator 9 is connected to the output of the comparator 8, the output of which is connected to the synchronization input of the D-trigger 10, the outputs of the D-trigger 10 are connected to the inputs of the recording device 11. The information input of the D-trigger is connected to the output of the rectangular symmetrical pulse generator 12, the input of which connected to the output of excitation generator 1.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

Генератор 1 питает двухпол рным током треугольной формы соленоидальную катушку 2, вследствие чего внутри ее создаетс  переменное магнитное поле Нд, имеющее такую же временную зависимость , как и д(см. фиг.2а). Амплитуда тока выбираетс  такой, чтобы амплитуда пол  НтThe generator 1 supplies a triangular bipolar current to a solenoidal coil 2, as a result of which an alternating magnetic field Hd is created inside it having the same time dependence as q (see Fig. 2a). The amplitude of the current is chosen such that the amplitude of the field is NT

ЁYo

VJ XI N ГОVJ XI N GO

ю оu o

была больше значени  пол  анизотропии Нк (фиг. 2а), при котором наступает насыщение магниторезистивной характеристики тонкопленочного МРЭ 3. Благодар  этому, как видно из фиг.26, МРЭ большую часть времени периода Т находитс  в состо нии насыщени  (и его сопротивление минимально ), а в моменты времени ti, t2, тз, t4, когда напр женность пол , действующа  на МРЭ 3, равна нулю, он выходит из состо ни  насыщени , и его сопротивление возрастает. Очевидно, что пи такому же закону изменени  сопротивлени  МРЭ при неизменности тока через МРЭ 3, которое обеспечиваетс  выбором соотношений плеч R1, R2 моста 4, измен ютс  падение напр жени  на МРЭ и выходное напр жение моста 4 A Dm, в который включен МРЭ 3. (Конденсатор С на фиг.1 включен дл  исключени  падени  напр жени  полезного сигнала на резисторе R2). Поэтому фиг.26 иллюстрирует не только изменение сопротивлени  МРЭ 3, но главным образом выходное напр жениерезистивно-магни- торезистивного моста 4.there was a greater value of the anisotropy field Hk (Fig. 2a), at which the magnetoresistive characteristic of the thin-film MRE saturates. Due to this, as can be seen from Fig. 26, the MRE is in the saturation state most of the time T (and its resistance is minimal). and at times ti, t2, tz, t4, when the field strength acting on the MRE 3 is zero, it goes out of saturation and its resistance increases. Obviously, under the same law of changing the resistance of the MRE with the constant current through the MRE 3, which is provided by the choice of the ratios of the arms R1, R2 of the bridge 4, the voltage drop across the MRE and the output voltage of the bridge 4 A Dm, in which the MRE 3 is connected, change. (Capacitor C of Fig. 1 is turned on to prevent the voltage drop of the wanted signal from resistor R2). Therefore, FIG. 26 illustrates not only the change in the resistance of the MRE 3, but mainly the output voltage of the resistive-magnetoresistive bridge 4.

При отсутствии посто нного (измер емого ) пол  Н А Н 0 (см. фи г.2а, графа Т) момент равенства пол  нулю (ti, t2, t3- t) следует равномерно через каждый пол периода частоты возбуждени  (РВозб 1/Т), При действии посто нного магнитного пол  с напр женностью, например, равной Н АН (см. фиг.2а, графа II), равномерность следовани  этих моментов времени нарушаетс : моменты ti и t2 расход тс  на некоторую величину 2 At, а г и ts сближаютс  на эту же величину. При действии посто нного пол  такого же значени , но противоположной пол рности Н - Л Н, картина становитс  противоположной (см. фиг.2а, графа ). Легко показать, что временное смещение моментов ti..., t4 св зано со значением посто нного пол  А Н зависимостьюIn the absence of a constant (measurable) field Н А Н 0 (see Fig. 2a, column T), the moment of equality to zero (ti, t2, t3-t) follows evenly through each half of the period of the excitation frequency (РВзб 1 / Т ), Under the action of a constant magnetic field with a strength, for example, equal to N AN (see Fig. 2a, column II), the uniformity of the following these moments of time is violated: the moments ti and t2 are consumed by a certain amount of 2 At, and r and ts approach each other by the same amount. Under the influence of a constant field of the same value, but the opposite polarity H - L H, the picture becomes opposite (see figa, column). It is easy to show that the temporal displacement of the moments ti ..., t4 is related to the value of the constant field А Н by the dependence

A.-JАНгA.-JANG

НтNt

т.е. при треугольной форме пол  катушки 2 между At и А Н имеетс  пр ма  пропорциональность и соответствие направлений перемещени  моментов ц,.. , t4 направлени м действи  пол  АН.those. in the triangular shape, the field of the coil 2 between At and A H there is a direct proportionality and correspondence of the directions of movement of the moments t, ..., t4 to the directions of action of the field AN.

Усилитель 6 усиливает и инвертирует напр жение моста AUm (см. фиг.2 б, в) и с выхода усилител  6 напр жение Uy поступает на вход дифференцирующей цепи 7, котора  предназначена дл  более четкого выделени  и фиксировани  моментов ti. ..,The amplifier 6 amplifies and inverts the voltage of the bridge AUm (see Fig. 2 b, c) and from the output of the amplifier 6, the voltage Uy is supplied to the input of the differentiating circuit 7, which is designed to more clearly isolate and fix the moments ti. ..,

t4 (см. фиг.2г). С выхода дифференцирующей цепи 7 напр жение идц поступает на вход компаратора 8, а с его выхода напр жение UK подаетс  на вход формировател  9 импульсов синхронизации, который формирует короткие импульсы синхронизации 1)фси с фронтами, наиболее точно фиксирующимиt4 (see FIG. 2d). From the output of the differentiating circuit 7, the voltage of the IDC goes to the input of the comparator 8, and from its output, the voltage UK is applied to the input of the generator 9 synchronization pulses, which generates short synchronization pulses 1) fsi with the edges most accurately fixing

моменты времени ti т.4 (см. фиг.2д, е).time moments ti t. 4 (see fig.2d, e).

Импульсы ифси с выхода формировател  9IFSI pulses from the output of the shaper 9

импульсов синхронизации поступают на вход синхронизации D-триггера 10. К выходу генератора 1 возбуждени  подключен формирователь 12 пр моугольных симметричных импульсов, формирующий импульсы ифи, показанные на фиг,2ж. Видно, что уровню логической 1 этих импульсов соответствуют изменени  значений пол  Нд от - Нт к +Нт, а логическому О - переходы от +Hm i -Hm. Эти импульсы поступают наsynchronization pulses are fed to the synchronization input of the D-flip-flop 10. To the output of the excitation generator 1, a rectangular symmetric pulse generator 12 is connected, which generates the IF pulses shown in Fig. 2g. It can be seen that the logical 1 level of these pulses corresponds to changes in the field Nd values from - NT to + NT, and to the logical O - transitions from + Hm i -Hm. These pulses arrive at

информационный вход D-триггера 10, с помощью которого временные последовательности коротких импульсов ифси преобразуютс  в последовательности импульсов (на выходах триггера) UTp и Llfp , модулированные по ширине в соответствии с зависимостью (1) (см. фиг.2к,л).the information input of the D-flip-flop 10, by means of which the temporary sequences of short pulses ifsi are converted into a sequence of pulses (at the outputs of the flip-flop) UTp and Llfp, modulated in width in accordance with dependence (1) (see Fig. 2k, l).

Очевидно, что средние значени  им- пульсных напр жений UTp и Ufp на выходах Q и Q (при неизменной их амплитуде)Obviously, the average values of the pulse voltages UTp and Ufp at the outputs Q and Q (at their constant amplitude)

пропорциональны значени м 2 At, а следовательно , и А Н. К выходам D-триггера 10 подключено устройство представлени  информации - регистрирующий прибор 11, реагирующее на разность средних значенийproportional to the values of 2 At and, consequently, to A. N. The outputs of the D-flip-flop 10 are connected to an information presentation device - a recording device 11 that responds to the difference in average values

напр жений Ucp (см. рис.2м), поступающих с выходов Q и Q D-триггера 10, котора  пропорциональна измер емому посто нному полю АН, т.е.voltage Ucp (see Fig. 2m) coming from the outputs Q and Q of the D-flip-flop 10, which is proportional to the measured constant field AH, i.e.

UCp Ki At KAH,UCp Ki At KAH,

где К, Ki - коэффициенты пропорциональности . Таким образом, преобразователь обеспечивает линейную зависимость выходного напр жени  от измер емого магнитного пол .where K, Ki are the proportionality coefficients. Thus, the converter provides a linear dependence of the output voltage on the measured magnetic field.

Claims (2)

1. Устройство дл  измерени  магнитного пол , содержащее генератор возбуждени , подключенную к нему соле- ноидальную катушку, в которой размещен1. A device for measuring a magnetic field containing an excitation generator, a solenoidal coil connected to it, in which is placed тонкопленочный магниторезистивный элемент , включенный в мостовую резистивно- магниторезистивную схему, питаемую от источника посто нного тока, подключенный к измерительной диагонали моста усилительthin-film magnetoresistive element included in a bridge resistive magnetoresistive circuit powered by a constant current source, connected to the measuring diagonal of the bridge amplifier и регистрирующий прибор, отличающеес  тем. что, с целью повышени  точности и расширени  диапазона измерений устройство дополнительно введены последовательно соединенные дифференцирующа  цепь, компаратор напр жени , формирователь импульсов синхронизации и D-триггер, а также формирователь пр моугольных симметричных импульсов, вход которого подключен . выходу генератора возбуждени , выход - к информационномуand a recording device, characterized in that. that, in order to increase the accuracy and extend the measuring range, the device additionally introduced a series-connected differentiating circuit, a voltage comparator, a synchronization pulse shaper and a D-trigger, as well as a rectangular symmetrical pulse shaper, the input of which is connected. the output of the excitation generator, the output to the information входу D-триггера, а вход дифференцирующей цепи соединен с выходом усилител ,the input of the D-trigger, and the input of the differentiating circuit is connected to the output of the amplifier, 2. Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что генератор возбуждени  выполнен в виде генератора токовых импульсов треугольной формы.2. Device pop. 1, characterized in that the excitation generator is made in the form of a triangular-shaped current pulse generator. Фие.1Fie. 1
SU904870170A 1990-10-01 1990-10-01 Magnetic field metering device RU1774296C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904870170A RU1774296C (en) 1990-10-01 1990-10-01 Magnetic field metering device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904870170A RU1774296C (en) 1990-10-01 1990-10-01 Magnetic field metering device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1774296C true RU1774296C (en) 1992-11-07

Family

ID=21538279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904870170A RU1774296C (en) 1990-10-01 1990-10-01 Magnetic field metering device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1774296C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент DE № 3442278А, кл. G01 R 33/06 1984 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3398664B2 (en) Method for evaluating the signal of a magnetoresistive sensor and an apparatus for implementing the method
GB1586417A (en) Method of and apparatus for the inductive measurment of fluid flow
US20140021939A1 (en) Current-measuring device
US2407202A (en) Apparatus for responding to magnetic fields
US4290018A (en) Magnetic field strength measuring apparatus with triangular waveform drive means
US4157035A (en) Inductive flow meter
US3568052A (en) Time interval magnetometer
JP5811210B2 (en) Magnetic detector
RU1774296C (en) Magnetic field metering device
JP4418755B2 (en) Device for measuring current intensity
JPH0735788A (en) Power-computing device
US6729191B1 (en) Electrical inductive flowmeter circuits including coil excitors and current regulators
JPH01219580A (en) Magnetic sensor
US3258687A (en) Wide range linear fluxgate magnetometer
JPH0477850B2 (en)
JPS6057277A (en) Self-excitation type magnetism detecting method
De Mott Integrating fluxmeter with digital readout
SU1265586A1 (en) Probe-type magnetic-field flaw detector
SU1120235A1 (en) Device for structurescopy of ferromagnetic materials
JP2000162294A (en) Magnetic field sensor
JP3794122B2 (en) Magnetic detector
Lee et al. Novel zero ripple DC current transformer design
JP3361480B2 (en) Watt hour meter using Hall element
SU1112328A1 (en) Device for determination of ferromagneic material magnetic characteristics
SU1437760A1 (en) Apparatus for contactless measurement of electric conductivity of liquid