RU1798744C - Device for measuring magnetic field - Google Patents
Device for measuring magnetic fieldInfo
- Publication number
- RU1798744C RU1798744C SU904853306A SU4853306A RU1798744C RU 1798744 C RU1798744 C RU 1798744C SU 904853306 A SU904853306 A SU 904853306A SU 4853306 A SU4853306 A SU 4853306A RU 1798744 C RU1798744 C RU 1798744C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic field
- magnetoresistive
- measuring unit
- sensitive elements
- elements
- Prior art date
Links
Abstract
Использование: в области измерительной техники. Сущность изобретени : устройство содержит датчики. Особенностью изобретени вл етс соединение датчиков - последовательное или параллельное, что позвол ет расширить область использовани за счет обеспечени измерени модул магнитной индукции. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.Usage: in the field of measuring technology. SUMMARY OF THE INVENTION: The device comprises sensors. A feature of the invention is the connection of the sensors in series or parallel, which allows to expand the field of use by providing a measurement of the magnetic induction module. 1 C.p. f-ls, 4 ill.
Description
Известен датчик магнитного пол , описанный в (Афанасьев Ю.П. Средства измерений параметров магнитного пол . Л. 1979), содержащий три магниточувствительных элемента(феррозонда), которые расположены в пространстве взаимно перпендикул рно ,генератор возбуждени ферроиндукционных преобразователей и схему обработки.A magnetic field sensor is known, described in (Afanasyev Yu.P. Means of measuring magnetic field parameters. L. 1979), containing three magnetically sensitive elements (flux gates) that are mutually perpendicular in space, an excitation generator for ferroinduction converters and a processing circuit.
Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей прибора за счет обеспечени измерени модул , индукции магнитного пол .The aim of the invention is to expand the functionality of the device by providing module measurement, magnetic field induction.
На фиг.1 показан магниторезистивный элемент. На фиг.2 приведено пространственное расположение магниторезистивных элементов и их последОЁательное электрическое соединение. На фиг.З - показаны экспериментальные зависимости выходно- . го сигнала устройства с магниторезистив- ными элементами, выполненными из германи , в магнитном поле при его вращении относительно двух произвольно выбранных осей. На фиг.4 - та же зависимость дл устройства с магниторезистивными элементами из антимонида инди .1 shows a magnetoresistive element. Figure 2 shows the spatial arrangement of magnetoresistive elements and their subsequent electrical connection. In Fig.Z - shows the experimental dependence of the output. signal of a device with magnetoresistive elements made of germanium in a magnetic field during its rotation relative to two arbitrarily selected axes. Fig. 4 shows the same relationship for a device with magnetoresistive indium antimonide elements.
Рассмотрим конструкцию устройства. Оно содержит три одинаковых магниторезистивных элемента, один из которых изображен на фиг. 1; Магниторезистивна область 1 имеет форму пр моугольного параллелепипеда , на две противоположные грани которого нанесены электрические контакты 2. На фиг.2 показано взаимное расположение магниторезистивных элементов в пространстве . Они закреплены на общем основании в форме куба 4 так, что каждое ребро магниторезистивной области каждого элемента ортогонально одинаковым с ним ребрам двух других магниторезистивных . элементов. Изображенные на фиг.2 маг- ниторезистивные элементы соединены последовательно. Возможно также и парал- .лельнре их соединение. Магниторезистив- ные области могут быть изготовлены путем нанесени оммических контактов на полупроводниковые образцы или сформированы в канале МДП-транзистора.Consider the design of the device. It contains three identical magnetoresistive elements, one of which is shown in FIG. 1; The magnetoresistive region 1 has the shape of a rectangular parallelepiped, on the two opposite sides of which are applied the electrical contacts 2. Figure 2 shows the relative arrangement of the magnetoresistive elements in space. They are fixed on a common base in the form of a cube 4 so that each edge of the magnetoresistive region of each element is orthogonal to the edges of two other magnetoresistive ones. elements. The magnetoresistive elements shown in FIG. 2 are connected in series. It is also possible parallel to their connection. Magnetoresistive regions can be fabricated by applying ohmic contacts to semiconductor samples or formed in the channel of an MOS transistor.
Дл измерени модул магнитной индукции устройство следует поместить в магнитное поле и измер ть его сопротивление. Под действием магнитного пол сопротивление магниторезистивных элементов из- мен етс , причем так, что полное сопротивление устройства не зависит от направлени магнитного пол . При этом дл To measure the magnetic induction module, the device should be placed in a magnetic field and its resistance measured. Under the influence of a magnetic field, the resistance of the magnetoresistive elements changes, so that the impedance of the device does not depend on the direction of the magnetic field. Moreover, for
елate
ю Yu
УAt
Јь 44 4
ШЯС&SHAS &
дного магниторезистора, выполненного из олупроводникового материала с изотропым эффектом магнитосопротив ени , ожно записать (Вайсе Г. Физика гальвано- агнитных полупроводниковых приборов и х применение, М., Энерги , 1974.):one magnetoresistor made of an oligonductor material with an isotropic magnetoresistance effect can be written down (Weiss G. Physics of galvanic-magnetic semiconductor devices and x application, M., Energi, 1974.):
AR/R . + AR / R. +
где R - сопротирле.ние марниторезистивно- о элемента; AR -.его изменение в магнитном поле; В; - компоненты вектора агнитной индукции ЁГв системе координат, в занной с магниторезистором; а,/,у,- коэффициенты, завис щие от материала и геометрии магниторезистивной области, Как видно , сопротивление имеет квадратич- ную зависимость от компонент вектора б Учитыва , что магмиторезистивные элемен- ты расположены в пространстве как показано на фиг.2, дл них можно записать:where R is the resistance of the element. AR - its change in magnetic field; AT; - components of the vector of the AgN induction induction in the coordinate system, connected with a magnetoresistor; a, f, y, are coefficients depending on the material and geometry of the magnetoresistive region. As you can see, the resistance has a quadratic dependence on the components of the vector b. Bearing in mind that the magnetoresistive elements are located in space as shown in figure 2, for them can be written:
A.Ri/Rt аВх2+/3 BzV . ..A.Ri / Rt aBx2 + / 3 BzV. ..
AR2/R2 «By +/ Bzft + y Вх,AR2 / R2 “By + / Bzft + y Bx,
ARs/R3 «Bz2+/ Вхг:+. у By2, .ARs / R3 «Bz2 + / Bxr: +. at By2,.
Здесь индексы 1, 2 и 3 использованы дл нумерации магииторезистивных элементов . Поскольку элементы соединены последовательно , изменение сопротивлени всего устройства равно сумме изменений сопротивлений его элементов, Учитыва , что магниторезистивные элементы одинаковы , т.е. Ri R2 R3, получаем: A R/R ( )(Bxz + By + Bz1) ( а+/3+у- )В2. .;. ... - ::.. .-. - . ,Herein, indices 1, 2, and 3 are used to number the magnetoresistive elements. Since the elements are connected in series, the change in the resistance of the entire device is equal to the sum of the changes in the resistance of its elements, taking into account that the magnetoresistive elements are the same, i.e. Ri R2 R3, we get: A R / R () (Bxz + By + Bz1) (a + / 3 + y-) B2. .;. ... - :: .. .-. -. ,
Как видно из формулы, изменение сопротивлени устройства пропорционально квадрату модул индукции магнитного пол и не. зависит от направлени вектора индукции . .:-/.,. : - ; , . As can be seen from the formula, the change in the resistance of the device is proportional to the square of the magnetic field induction module and not. depends on the direction of the induction vector. .: - /.,. : -; ,.
Легко показать, что при параллельном соединении магниторезистивных элементов , из измерений проводимости можно также определ ть величину модул индукции: . Дсг/сг -(а+/3 + у)В2.,.It is easy to show that when the magnetoresistive elements are connected in parallel, the magnitude of the induction module can also be determined from the conductivity measurements:. Dsg / cg - (a + / 3 + y) B2.,.
Все вышеприведенные-, выкладки сделаны дл магниторезистивных элементов, выполненных из полупроводникового материала с изотропным эффектом магнитосоп- ротивлени (например, из антимонидаAll the above-, calculations are made for magnetoresistive elements made of a semiconductor material with an isotropic magnetoresistance effect (for example, antimonide
ИНДИЯ) ;. ;, ... :.;.- -:. , : INDIA);. ;, ...:.; .- - :. ,:
; В случае применени полупроводникового материала кубической сингонии магни- тосопротивлени неизотропен и в общем виде описываетс уравнением Зейтца; In the case of using a semiconductor material of a cubic syngony, the magnetoresistance is non-isotropic and is described in general terms by the Seitz equation
(Смит Р. Полупроводники. М., Мир, 1982J. В этом случае все приведенные выкладки верны только в том случае, если ребра маг- ниторезистивной области ориентированы(Smith R. Semiconductors. M., Mir, 1982J. In this case, all of the above calculations are true only if the edges of the magnetoresistive region are oriented
вдоль осей 100 полупроводникового материала кубической сингонии. Таким образом ,при изготовлении магниторезистивного элемента из полупроводникового материала кубической сингоний , необходимо ориентировать ребра магниторезистора вдоль указанных кристаллографических осей.along the axes 100 of a semiconductor material of cubic syngony. Thus, in the manufacture of a magnetoresistive element from a semiconductor material of cubic syngonium, it is necessary to orient the edges of the magnetoresistor along the indicated crystallographic axes.
Магниторезистивные. элементы были выполнены из германи л-типа и имели форму , приведенную на фиг.1, длиной а 2 мм, шириной b 7 мм и толщиной с 0,5 мм. Удельное сопротивление материала 10 Ом« см, Магниторезистивные элементы были наклеены на куб из фторопласта, как показаноMagnetoresistive. the elements were made of L-type germanium and had the shape shown in FIG. 1, a length of 2 mm, a width of 7 mm and a thickness of 0.5 mm. The resistivity of the material is 10 Ohm "cm, the magnetoresistive elements were glued onto a cube of fluoroplastic, as shown
на фиг.2. Сопротивление устройства измер лось прибором В7-34А в режиме омметра . Полное сопротивление трех последовательно включенных магниторези- еторов составл ло 132 Ом в отсутствие магнитного пол , В магнитном поле .сопротивление измен лось с коэффициентом 20 Ом/Тл .Измеренное значение модул индукции магнитного пол В с точностью до 2 процентов не зависело от ориентацииfigure 2. The resistance of the device was measured with a V7-34A device in the ohmmeter mode. The total resistance of three series-connected magnetoresistors was 132 Ohms in the absence of a magnetic field, In a magnetic field. The resistance changed with a coefficient of 20 Ohms / T. The measured value of the magnetic field induction module B with an accuracy of 2 percent did not depend on the orientation
вектора индукции (см.фиг..З).induction vector (see Fig. 3H).
Кроме того, макет предлагаемого устройства был выполнен на магниторезисто- рах, изготовленных из антимонида инди n-типа, сопротивлением около 20 миллиОмIn addition, the prototype of the proposed device was made on magnetoresistors made of n-type indie antimonide with a resistance of about 20 milliohms
каждый. Магниторезисторы имели размеры each. Magnetoresistors measured
саответственно а 2 мм, b 8 мм, с 0,5 мм. Через устройство пропускалс посто нный ток силой 1 А, а падение напр жени на трех последовательно включенных магниторезисторах измер лось прибором В7-34А в режиме вольтметра. Результаты приведены на фиг.4. При этом измеренное значение модули индукции магнитного пол с точностью до 3% не зависел о от ориентации датчика вrespectively 2 mm, b 8 mm, s 0.5 mm. A constant current of 1 A was passed through the device, and the voltage drop across three series-connected magnetoresistors was measured with a B7-34A device in a voltmeter mode. The results are shown in figure 4. In this case, the measured value of the magnetic field induction modules with an accuracy of 3% did not depend on the orientation of the sensor in
магнитнйм поле.magnetic field.
Предлагаемое устройство выгодно отличаетс простотой конструкции, котора достигнута за счет отказа от сложной электронной обработки сигналов.The proposed device is favorably characterized by the simplicity of the design, which is achieved due to the rejection of complex electronic signal processing.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904853306A RU1798744C (en) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | Device for measuring magnetic field |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904853306A RU1798744C (en) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | Device for measuring magnetic field |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1798744C true RU1798744C (en) | 1993-02-28 |
Family
ID=21528792
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904853306A RU1798744C (en) | 1990-07-23 | 1990-07-23 | Device for measuring magnetic field |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1798744C (en) |
-
1990
- 1990-07-23 RU SU904853306A patent/RU1798744C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Nuclear Instruments and Methods, 1972, 105, № 1, с. 97-101. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5247278A (en) | Magnetic field sensing device | |
US6191581B1 (en) | Planar thin-film magnetic field sensor for determining directional magnetic fields | |
EP2040089B1 (en) | A magnetic tunnel junction (MTJ) based magnetic field angle sensor | |
EP2722681B1 (en) | Magnetic field direction detector | |
CN103901363A (en) | Single-chip Z-axis linear magneto-resistive sensor | |
DE60139017D1 (en) | THIN FILM MAGNETIC SENSOR | |
CN203480009U (en) | Single-chip Z-axis linear magneto-resistor sensor | |
TW201634948A (en) | Tunneling magneto-resistor device for sensing magnetic field | |
CN112083211A (en) | Current sensor | |
US6232776B1 (en) | Magnetic field sensor for isotropically sensing an incident magnetic field in a sensor plane | |
JPH07190804A (en) | Magnetic-field measuring device having magnetoresistance type sensor | |
CN112363097B (en) | Magneto-resistance sensor chip | |
RU2279737C1 (en) | Variable-resistance transducer | |
JP2002532894A (en) | Magnetic field sensor with giant magnetoresistance effect | |
RU1798744C (en) | Device for measuring magnetic field | |
US6373242B1 (en) | GMR sensor with a varying number of GMR layers | |
US20230105657A1 (en) | A position sensor system, optical lens system and display | |
CN105044433B (en) | A kind of anti-interference adjustable giant magnetoresistance effect current sensor | |
JP7244157B1 (en) | Magnetic sensor and magnetic detection method | |
RU2312429C1 (en) | Magnetoresistive transducer | |
RU2216823C1 (en) | Magnetoresistive pickup | |
US20230066358A1 (en) | Strayfield insensitive magnetic sensing device and method using spin orbit torque effect | |
RU2175797C1 (en) | Magnetoresistive transducer | |
RU2216822C1 (en) | Magnetoresistive pickup | |
SU842651A1 (en) | Method of magnetic field measuring |