SU1026100A2 - Измеритель электродвижущей силы Холла - Google Patents

Abstract

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ ХОЛЛА по авт. св. № 883817, отличающийс  тем, что, с целью расширени  динамического диапазона и повышени  точности измерени устройства, в него введены масштабны сумматор, первый, второй и третийвходы которого подключены к выходам переключател  , источника питани  и делител  частоты соответственно, а выход - Ко входу синхронного детектора , два фазовращател , вход каждого из которых подключен к одному из электродов в разных парах противоположных электродов датчика Холла, а выходы - к четвертому и п тому входам масштабного сумматора, блок ср внени , один вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, а второй -.к источнику опорного напр жени , ключ, один вход которого подключен к выходу блока сравнени , а другой - к источнику компенсационного напр жени , и сумматор, входы которого подключены к выходам амплитудногоШ дет ектора и ключа ,v а выход - к входу индикаторного прибора.

Description

Изобретение относитс  к технике измерени  истинного значени  ЭДС Холла и предназначенно дл  использо, вани  в магнитоизмерительной аппаратуре , в частности дл  построени  измерителей .параметров посто нных, переменных и импульсных магнитных поПо .основному,авт. св. № 883817 известен измеритель электродвижущей силы Холла содержит датчик Холла с двум  парами противоположных электродов , подключенный к переключателю последовательно соединенные источник питани / умножитель (делитель частот ты), синхронный детектор, фильтр ниж них частот и амплитудный Детектор, индикаторный прибор, переключатель тока г подключенный к умножителю, источнику питани  и через два понижающих трансформатора к датчику Холла, регистратор/ подключенный к выходу фильтра. С целью автоматического устранени  погрешности от напр жени  неэквипотенциальности, переключатель поочередно подключает одну из пар противоположных электродов к входу синхронного детектора, а переклточаг тель тока подключает другую пару элек тродов к выходу источника йитани . Коммутаци  пар электродов производитс  таким образом, что напр лсение неэкви потенциальности на выходе синхронног детектора измен ет свой знак с часто той коммутации пар противоположных электродов, а ЭДС Холла не измен ет своего знака. Это позвол ет осуществнть частотное разделение напр  сёни  неэквипотечдиальности и .ЭДС ХОлла, дл  чего используетс  фильтр нижних частот, подключенный к выходу синхронного детектора. Использование понижающих трансформаторов позвол ет значительно уменьшить величину кбммутацибнных всплесков, имеющих место при работе коммутатора тока f . . Однако возможности измерени  индукции слабых посто нных и переменны магнитных полей таким устройством ограничены присущими ему недостаткам При подключении пар Холловских элект родов к входу синхронного детектора одновременно с ЭДС Холла на вход пос леднего поступают напр жени , измен ющиес  с частотой тока питани . Это св зано с тем, что в любой момен времени одна из пар противоположных .электродов датчика Холла подключена через переключатель к входу синхрон ного детектора и параллельно каждой из пар электродов .включена вторична  обмотка одного ,из прнижающих трансформаторов. При подключении вто ричной обмотки трансформатора к входу синхронного детектора переключате тока должен обеспечить отсутствие на р женн  источника питани  на его первичной обМотке. Однако используемым переключате- лем тока, выполненным на полупроводниковых элементах, свойственно наличие остаточных параметров: обратного сопротивлени , обратного паразит ного тока, остаточной паразитной ЭДС, которые привод т к по влению на первичной обмотке напр жени , измен ющегос  с частотой источника питани . Это напр жение поступает во вторичную обмотку благодар  как индуктивной , так и емкостной св зи между обмотками, причем напр жение на вторичной обмотке, обусловленное емкостной св зью, сдвинуто по фазе относительно тока источника питани  на угол, близкий к 90° . напр жени  с частотой источника питани , остаточные параметры переключател  тока обусловливают присутствие на первичной, а значит и на вторичной обмотке понижающих трансформаторов, пр моугольного напр жени , измен ющее гос  с частотой переключени  коммутатора тока, так называемого пьедеста ла . Указанные напр жени  достигают значени  сотен микровольт и более, что существенно ограничивает динамический диапазон измерени  индукции переменных и посто нных магнитных полей в области слабых. (с индукцией около 1 т Т и менее) полей. Кроме указанных напр жений, при измерении индукции слабых переменных полей по вл етс  аддитивна  погрешность, обусловленна  в основном шумами ко 1мутатора тока и переключа- . тел , причем эта аддитивна  погрешность зависит от величины индукции измер емого магнитного пол . Цель изобретени  - расширение динамического диапазона и повышение точности измерени  устройства. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в измеритель, содержащий датчик Холла с.двум  парами противоположных электродов, подключенный к нему переключатель , соединённый с выходом ум ножител  частоты, синхронный детекг тор, вход которого подключен к Входу переключател , и индикаторный прибор, переключатель тока, управл юща  цепь которого подключена к умножителю частоты и к входу синхронного детектора , два понижающих.трансформатора, первичные обмотки которых св заны с переключателем тока, а вторичные подключены к парам противоположных электродов датчика Холла, последовательно соединенные фильтр нижних час тот, амплитудный детектор, подключенный к выходу синхронного детектора, и регистратор, подключенный к выходу фильтра, введены масштабный сумматор, первый, второй и третий входы которого подключены к выходам переключател , источника питани  и делител  частоты соответственно, а выход г к

входу синхронного детектора, два фазовращател , вход каждого из которых подключен к одному из электродов в разных парах противоположных электродов датчика Холла, а выходы - к четвертому и п тому входам масштабного 5 сумматора, блок сравнени , один вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, а второй - к ис-точнику опорного напрАжени , ключ, один вход которого подключен к выходу 10 блока сравнени , а другой - к источнику компенсационного.напр жени , и сумматор, входы которого подключены к выходам амплитудного детектора и ключа, а выход - к входу индикатор- 15 ного прибора.

На фиг. 1 представлена функциональ на  схема устройстваj на ф г. 2 зависимость напр жени  от индукции в амплитудном детекторе и сумматоре. п

Измеритель (фиг. 1) содержит 1 Холла с двум  парами противоположных электродов 2, 3 и 4, 5, понижающие трансформаторы б и7, пере ключатель 8, два фазовращатели 9 и 1Оммасштабный сумматор 11, синхронный детектор 12, фильтр 13 нижних частот, регистратор -14, амплитудный детек тор 15, блок 16 сравнени , ключ 17, сумматор 18, индикаторный прибор 19, коммутатор 20 тока, источник 21 пита-30 ни , делитель 22 частота.

Устройство работает следующим образом .

В любой момент времени одна из пар противоположных электродов 2, 35 3 и 4, 5 датчика 1 Холла через соответствующий понижающий трансформатор и коммутатор 20, тока подключена к источнику 21 питани , а друга  Пара через переключатель 8 и масштабный 40 сумматор 11 - к входу синхронного детектора 12, причем подключение пар электродов производитс  поочередно и таким образом, что на входе синхронного детектора напр жени  неэкви-45 потенциальности измен ют свою фазу на 180° после каждого переключений, а ЭДС Холла не измен ет фазы. Таким образом в устройстве используетс  свойство взаимности датчики Холла .по отношению к напр жению неэквипотенциальности и антивзаимности по отношению к ЭДС Холла, что позвол ет получить на выходе синхронного детектора 12 напр жение неэквипотенциальности в виде переменного напр жени , измен ющегос  с частотой коммутации пар электродов датчика Холла , а ЭДС Холла - в виде посто нного напр жени  на выходе синхронного де-Г тектора при измерении индукции пос- 50 то нных поЛей или в виде переменного , напр жени  на выходе фильтра 13 нижних частот, закон изменени  которопо соответствует закону изменени , измер емой индукции переменного магнит- 5

ного пол . Устранение вли ни  напр жени  с частотой тока питани  на входе синхронного детектора 12, обусловленного емкостной св зью между обмотками понижающих трансформаторов 6 и 7, происходит следующим образом.

Допустим, что пара электродов , 2, 3 датчика 1 .Холла подключена через понижающий трансформатор 6 и коммутатор 20 тока к источнику 21 питани , а пара электродов 4, 5 через переключатель 8 и масштабный сумматор 11к входу синхронного детектора 12. При этом Иа вход синхронного детектора поступает и напр жение с частотой тока питани / обусловленное емкостной св зью обмоток понижающего трансформатора 7. Дл  исключени  этого напр жени  на входе синхронного де- тектора напр жение со вторичной обмотки понижающего трансформатора 6 подаетс  на вход фазовращател  9, сдвигающего фазу указанного напр жени , таким образом, чтобы она отличалась от фазы напр жени , обусловленного межобмоточной емкостью, трансформатора 7 на . Масштаб суммировани  этих двух напр жений выбираетс  из услови  равенства их амплитуд, что позвол ет практически полностью устранить напр жение, обусловленное, межобмоточнрй емкостью трансформатора 7 на входе синхронного детектора 12.

Аналогичным образом с помощью фазовращател  10 и масштабного сумматора 11 устран етс  напр жение, обусловленное межобмоточной емкостью трансформатора б при подключении к входу синхронного детектора пары электродов 4, 5 датчика 1 Холла С целью устранени  напр жени  пьедестала , на вход масштабного сумматора 11 подаетс  пр моугольное напр жение с выхода делител  22 частоты, измен ющеес  с частотой коммутации . пар электродов датчика 1 , причем , так как напр жение пьедесталов при под ключ е.нииразных пар электро- . дов датчика Холла разные, то производитс  не устранение каждого из пьедесталов , а выравнивание их, т. е. благодар  подаче напр жени  с выхода делител  частоты в определенной фазе и в определенном масштабе производитс  регулировка (подн тие или опускание ) одного изпьедесталов с целью установлени  его -равенства по величине и знаку нерегулируемому пьедесталу . Напр жение с частотой тока питани , поступающее на вход синхронногй детектора 12 благодар  индуктивной св зи между обмотками понижающего трансформатора, отключенного в данный мсмлент от источника питани , устран етс  в масштабной сумматоре подачей на один из его входов напр жени  ис

Claims (1)

1. ( 54') ( 57 ) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ ХОЛЛА по авт. св. № 883817, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диа’пазона и повышения точности измерения устройства, в него введены масштабный сумматор, первый, второй и третий входы которого подключены к выходам переключателя·, источника питания и делителя частоты соответственно, а выход — Ко входу синхронного детектора, два фазовращателя, вход каждого из которых подключен к одному из электродов в разных парах противоположных электродов датчика Холла, а выходы - к четвертому и пятому входам масштабного сумматора, блок сравнения, один вход которого подключен к выходу второй жения, ключей другой - к источнику компенсационного напряжения, и сумматор, входы которого подключены к выходам амплитудного g детектора и ключа,' а выход - к входу индикаторного прибора.

   амплитудного детектора, а -.к источнику опорного напряключ, один вход которого подк выходу блока сравнения, а