SU1081576A1 - Method of measuring magnetic field by magnetoresistive pickup - Google Patents

Method of measuring magnetic field by magnetoresistive pickup Download PDF

Info

Publication number
SU1081576A1
SU1081576A1 SU823498333A SU3498333A SU1081576A1 SU 1081576 A1 SU1081576 A1 SU 1081576A1 SU 823498333 A SU823498333 A SU 823498333A SU 3498333 A SU3498333 A SU 3498333A SU 1081576 A1 SU1081576 A1 SU 1081576A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
sensor
magnetic field
voltage
resistance
magnetoresistive
Prior art date
Application number
SU823498333A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Григорьевич Лукашевич
Татьяна Алексеевна Лукашевич
Вячеслав Фомич Стельмах
Original Assignee
Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.В.И.Ленина
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 Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.В.И.Ленина filed Critical Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.В.И.Ленина
Priority to SU823498333A priority Critical patent/SU1081576A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1081576A1 publication Critical patent/SU1081576A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫМ ДАТЧИКОМ , В котором датчик запитывают периодическим напр жением, а величину магнитного пол  определ ют по величине относительного приращени  сопротивлени  датчика, отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности, датчик охлаждают до температуры ниже 10 К, и поочередно запитывают напр жением с меньшим значением на 30-90% меньше, и с большим значением на 10-50% больше напр жени  примесного пробо  материала датчика, а величину магнитного пол  определ ют по сумме отноi сительного изменени  сопротивлени  kn датчика в магнитном поле при меньшем и при большем значени х напр жени  запитки. х ел к а:METHOD OF MEASURING A MAGNETIC FIELD BY A MAGNETIC RESISTANT SENSOR In which the sensor is fed with a periodic voltage, and the magnetic field is determined by the relative increment of the sensor resistance, characterized in that, in order to increase the sensitivity, the sensor is cooled to a temperature below 10 K, and alternately energizes the sensor for increasing sensitivity, the sensor is cooled to a temperature below 10 K, and alternately energizes the sensor for increasing sensitivity, the sensor is cooled to a temperature below 10 K, and alternately energizes the sensor for increasing sensitivity. with a smaller value, 30–90% less, and with a larger value, 10–50% more than the impurity sample voltage of the sensor material, and the magnitude of the magnetic field is determined by the sum of the ratio th change kn resistance sensor in a magnetic field at a lower and at higher values of voltage powering. x ate to:

Description

Изобретение относитс  к магнитным измерени м и может использоватьс  в низкотемпературной электротехнике .The invention relates to magnetic measurements and can be used in low-temperature electrical engineering.

Известен способ измерени  магнитного пол  магниторезистивным датчиком , в котором датчик помещают в исследуемое магнитное поле, а напр женность пол  определ ют по величине относительного приращени  сопротивл1ени  магниторезистора 13.A known method of measuring a magnetic field by a magnetoresistive sensor, in which the sensor is placed in the magnetic field under study, and the field strength is determined by the magnitude of the relative resistance increment of the resistor 13.

Недостатками способа  вл ютс  температурна  нестабильность нулевого сигнала и низка  чувствительность определ ема  лишь увеличением магнитосопротивлени  материала датчика в магнитном поле.The disadvantages of this method are the temperature instability of the zero signal and low sensitivity determined only by an increase in the magnetoresistance of the sensor material in a magnetic field.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ измерени  магнитного пол  двум  магниторезистивными датчиками , в котором датчики запитываютThe closest in technical essence to the present invention is a method for measuring a magnetic field with two magnetoresistive sensors, in which the sensors supply

периодическим разнопол рным напр жением одинаковой амплитуды, синхронно с ним создают поле подмагничивани , получа  при этом периодические чередовани  положительных и отрицательных приращений сопротивлеНИИ датчиков, по величине которых определ ют величину магнитного пол  С2.periodic opposite polarity voltage of the same amplitude, synchronously with it create a bias field, while receiving periodic alternation of positive and negative increments of resistance of the sensors, the magnitude of which determines the value of the magnetic field C2.

СЗднако этот способ сложён в реализации, требует два датчика, блок подмагничивани , схемы модул ции и детектировани  выходногр сигнала , при этом его чувствительность при температурах ниже 10 К така  же, как и при 300 К и не превышает чувствительности известного способа.However, this method is folded into implementation, it requires two sensors, a biasing unit, a modulation circuit and an output signal detection, while its sensitivity at temperatures below 10 K is the same as at 300 K and does not exceed the sensitivity of the known method.

Цель изобретени  - повышение чувствительности способа измерени  магнитного пол  магниторезистивным датчиком при рабочих температурах ниже 10 К.The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the method of measuring a magnetic field by a magnetoresistive sensor at operating temperatures below 10 K.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  магнитного пол  магниторезистивным датчиком, в котором датчик запитывают периодическим напр жением, а величину магнитного пол  определ ют по величине относительного приращени  сопротивлени  датчика, датчик охлаждают до температуры ниже 10 К и поочередно запитывают напр жением с меньшим значением на меньше, и с большим значением на 10-50% больше напр жени  примесного пробо  материала датчика, а величину магнитного пол  определ ют по сумме относительного изменени  сопротивлени  датчика в магнитном поле .при меньшем и при большем значени х напр жени  запитки.The goal is achieved by the method of measuring a magnetic field by a magnetoresistive sensor, in which the sensor is supplied with a periodic voltage, and the magnetic field is determined by the relative increment of the sensor resistance, the sensor is cooled to a temperature below 10 K and alternately powered by a voltage with a lower value by less and with a large value 10-50% more than the voltage of the impurity breakdown of the sensor material, and the magnitude of the magnetic field is determined by the sum of the relative change in resistance tance of the sensor in a magnetic field .If smaller and larger values of voltage powering.

Увеличение чувствительности в предлагаемом способе объ сн етс  тем, что.величина и характер изменени  сопротивлени  магниторезистивного датчика при низких температурах в магнитном поле зависит от величины приложенного к датчику электрического пол , а именно в слабом электрическом поле, меньшем пол  низкотемпературного примесного пробо , сопротивление датчика в магнитном поле уменьшаетс  (отрицательный магниторезистивный эффект), а в большем поле пробо  - увеличиваетс  (положительный магниторезистивный эффект).The increase in sensitivity in the proposed method is due to the fact that the magnitude and nature of the change in the resistance of a magnetoresistive sensor at low temperatures in a magnetic field depends on the magnitude of the electric field applied to the sensor, namely in a weak electric field less than the low-temperature impurity sample field, the resistance of the sensor in the magnetic field decreases (the negative magnetoresistive effect), and in a larger field the breakdown increases (the positive magnetoresistive effect).

Граница подаваемого на датчик напр жени  меньше на 30% напр жени  примесного пробо  обусловлена уменьшением отрицательного магнитосопротивлени  при приближении к пробою, а на 90% - напр жением шумов. Граница больше на 10% обусловлена возможностью срыва пробо  магнитным полем при меньших пол х, а на 50% перегревом датчика при приложении большего Напр жени .The boundary of the voltage applied to the voltage sensor by 30% less than the voltage of the impurity breakdown is due to a decrease in the negative magnetoresistance when approaching the breakdown, and by 90% to the noise voltage. The boundary is greater by 10% due to the possibility of breakdown of the magnetic field at lower fields, and 50% overheating of the sensor when more Voltage is applied.

Кроме уменьшени  температурной нестабильности нулевого сигнала, св занной с возможностью усреднени  измер емого магниторезистивного эффекта известными устройствами благодар  питанию датчика периодическим напр жением, в предлагаемом способе происходит дополнительна  компенсаци  температурной нестабильностТи , также привод ща  к повышению пороговой чувствительности. Действительно, температурное увеличение (уменьшение,) сопротивлени  датчика лR/R g приводит к уменьшению (увеличению) относительного изменени  его сопротивлени  маг-г нитным полем в области отрицательного магниторезистивного эффектаIn addition to reducing the temperature instability of the zero signal, which is associated with the possibility of averaging the measured magnetoresistive effect by known devices due to the sensor power supply with a periodic voltage, the proposed method provides additional compensation for temperature instability, also leading to an increase in the threshold sensitivity. Indeed, a temperature increase (decrease) in the resistance of the sensor LR / R g leads to a decrease (increase) in the relative change of its resistance by a magnetic field in the region of a negative magnetoresistive effect.

ufT ЛЕЙ ЛНтufT LEY LNT

- И увеличению   - And increase

«о о“Oh oh

(уменьшению) в области положительного магниторезистивного эффекта(decrease) in the region of the positive magnetoresistive effect

лк;lk;

4R R,4R R,

R,R,

о о оLtd

Суммарное изменение сопротивлени  датчика будет равноThe total change in resistance of the sensor will be equal to

лК lk

.R; . .R; .

I    I

-D- t -D- t

ТГ Tg

Пп I 1, 0 оPP I 1, 0 about

откуда видно, что температурное изменение сопротивлени  датчика суммируетс  с противоположными знаками , что приводит к уменьшению температурной нестабильности измерений.whence it is seen that the temperature change in the resistance of the sensor is summed with opposite signs, which leads to a decrease in the temperature instability of the measurements.

На фиг.1 показана форма напр жени , которым запитывают магниторезистивный датчик; на фиг.2 - градуировочный график дл  датчика, изготовленного из п-арсенида галли .Fig. 1 shows the voltage form with which the magnetoresistive sensor is powered; 2 is a calibration graph for a sensor made from gallium p-arsenide.

Примером практической реализации предложенного способа может служить измерение магнитного пол  сверхпровод щего соленоида при Т 4,2 К магниторезистивным датчиком, изготовленным из п-арсенида галли  с концентрацией носителей 4,6«10 см. Напр женность пол  низкотемпературного примесного пробо  в таком датчике 9 В/см. Датчик помещают в рабочий объем соленоида и на него периодически , подают напр жение, форма которого показана на фиг.1, обеспечивающее напр жен ость электрического пол  в датчике 1 В/см и 10 В/см. Определ ют относительное уменьшение сопротивлени  датчика магнитным поле при напр женности электрического пол  1 В/см и относитеjbHoe увеличение - при 10 В/см.Величину магнитног пол  определ ют по градуировочному графику (фиг.2) зависимости суммы относительного изменени  сопротивлени  датчика магнитным полем в допробойном и послепробойном электрическом поле. Так, в магнитном поле напр женностью 3 кЭ относительное уменьшение сопротивлени  датчика при электрическом поле 1 В/см составл ет 5% и увеличение при 10 В/см - 5% Сумма относительного изменени  сопротивлени  датчика 10%, следовательно , абсолютна  чувствительность в данном случае в два раза превышает чувствительность способов, основанных на определении магнитного пол  по величине относительного увеличени  сопротивлени  датчика в магнитном поле. Таким образом, предложенный способ обеспечивает измерение более слабых магнитных полей, чем известный способ.An example of the practical implementation of the proposed method is the measurement of the magnetic field of a superconducting solenoid at T 4.2 K by a magnetoresistive sensor made of gallium p-arsenide with a carrier concentration of 4.6 10 cm. The field strength of the low-temperature impurity breakdown in such a 9 V sensor cm. The sensor is placed in the working volume of the solenoid and periodically, a voltage is applied, the form of which is shown in Fig. 1, which provides the voltage of the electric field in the sensor 1 V / cm and 10 V / cm. The relative decrease in the resistance of the sensor to the magnetic field is determined at an electric field strength of 1 V / cm and the relative increase is at 10 V / cm. The magnitude of the magnetic field is determined from the calibration curve (Fig. 2) of the amount of the relative change in the resistance of the sensor by the magnetic field in the breakdown field. and post-breakdown electric field. Thus, in a magnetic field with a strength of 3 kOe, the relative decrease in the resistance of the sensor when the electric field is 1 V / cm is 5% and the increase at 10 V / cm is 5%. The sum of the relative change in the resistance of the sensor is 10%, therefore, the absolute sensitivity in this case is two times the sensitivity of methods based on determining the magnetic field by the magnitude of the relative increase in the resistance of the sensor in a magnetic field. Thus, the proposed method provides a measurement of weaker magnetic fields than the known method.

Claims (1)

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫМ ДАТЧИКОМ, в котором датчик запитывают периодическим напряжением, а величину магнитного поля определяют по величине относительного приращения сопротивления датчика, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, датчик охлаждают до температуры ниже 10 К, и поочередно запитывают напряжением с меньшим значением на 30-90% меньше, и с большим значением на 10-50% больше напряжения примесного пробоя материала датчика, а величину магнитного поля определяют по сумме отно- q сительного изменения сопротивления ® датчика в магнитном поле при мень- л шем и при большем значениях напряже- % ния запитки. лMETHOD FOR MEASURING A MAGNETIC FIELD BY A MAGNETIC RESISTIVE SENSOR, in which the sensor is fed with a periodic voltage, and the magnetic field is determined by the value of the relative increment of the sensor resistance, characterized in that, in order to increase the sensitivity, the sensor is cooled to a temperature below 10 K, and alternately energized with a lower voltage a value of 30-90% less, and with a large value 10-50% more than the voltage of the impurity breakdown of the sensor material, and the magnitude of the magnetic field is determined by the sum of the relative q changes in the resistance of the sensor in a magnetic field with a lower and a higher supply voltage. l Фиг.]Fig.]
SU823498333A 1982-10-05 1982-10-05 Method of measuring magnetic field by magnetoresistive pickup SU1081576A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823498333A SU1081576A1 (en) 1982-10-05 1982-10-05 Method of measuring magnetic field by magnetoresistive pickup

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823498333A SU1081576A1 (en) 1982-10-05 1982-10-05 Method of measuring magnetic field by magnetoresistive pickup

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1081576A1 true SU1081576A1 (en) 1984-03-23

Family

ID=21031461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823498333A SU1081576A1 (en) 1982-10-05 1982-10-05 Method of measuring magnetic field by magnetoresistive pickup

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1081576A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Афанасьев Ю.Б., Студенцов Н.В., Щелкин А.П. Магнитометрические преобразователи, приборы, установки. Л., Энерги , 1972, с. 103. 2. Авторское свидетельство СССР № 702325, кл. G 01 R 33/06, 1979 (прототип). U (Q Uj ю t Z *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0357013A3 (en) Magnetic field measuring circuit
US4540937A (en) Electronic circuitry with self-calibrating feedback for use with an optical current sensor
SU1081576A1 (en) Method of measuring magnetic field by magnetoresistive pickup
SU813342A1 (en) Device for measuring magnetic field gradient
SU1287064A1 (en) Device for measuring magnetic fields
SU991339A2 (en) Hall-effect generator temperature compensation device
SU1411652A1 (en) Analyser of paramagnetic gases
SU789952A1 (en) Magnetic field intensity measuring method
SU907478A1 (en) Flux meter
JPS6439571A (en) Method and device for measuring magnetic permeability
SU966797A1 (en) Magnetosensitive device
SU495622A1 (en) Single component magnetic field gradient sensor
SU1025291A1 (en) Device for measuring parameters of surface conditions at interface in semiconductor heterojunctions
SU840773A1 (en) Magnetometer
SU575555A1 (en) Device for measuring concentration
SU485471A1 (en) Device for modeling magnetic and electric fields
SU400860A1 (en) DEVICE FOR MEASURING RELATIVE
SU437033A1 (en) Device for determining the magnetic energy of the sample
SU782640A1 (en) Magnetosensitive semiconductor device
SU386353A1 (en) DEVICE FOR MEASURING COERTSITIVE FORCE-POWERED MAGNETS
SU993178A1 (en) Magnetometer
SU828143A1 (en) Controlled magnetic field source
SU1188682A1 (en) Method of measuring magnetic field induction
SU1282852A1 (en) Arrangement for locking position of sport object
SU410344A1 (en)