SU1178207A1 - Устройство дл измерени магнитного пол - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащее датчик Холла, стабилизатор тока, усилитель и регистратор, причем входные электроды датчика Холла подключены к стабилизатору тока, а выходные - к иходам усилител , 1зыход котор.го соединен с регистратором, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений и расширени  диапазона -измер емых полей , в него введены компараторпреобразователь натф жени  в ток и опорный регулируемый источник напр жени , при этом потенииальный вход и токовы:: выход компараторапреобразовател  соединены с входным электродом датчика Холла, а выход опорного регулируемого источника подсоединен к второму потенциальному входу компаратора-преобразовател . 2. Устройство по П.1, о т л и чающеес  тем, что компаратор-преобразователь напр жени  в ток выполнен в виде первого и второго дифференциальных операционных усилителей, первого и второго переменных резисторов, четырех посто нных резисторов, двух диодов и источника смещени , причем входом компаратора-преобразовател  напр жени  в ток  вл етс  неинвертирующий вход первого усилител , выход которого через первый переменный с S резистор и первый диод соединен с (Л выходом преобразовател , а через второй переменный резистор - с неинвертирующим входом усилител , соединенного через первый погто нный резистор с общей шиной, а инвертирующий вход второго усилител  через второй резистор соединен с первым диодом и через третий ре зистор - с выходом второго усилител , оо ю который через опорный регулируемый источник напр жени  соединен с инвертирующим входом первого усилител , при этом источник смещени  через четвертый резистор и второй диод соединен с первым диодом.

Description

Изобретение относитс  к области магнитных измерений и предназначено дл  измерени  магнитных полей,, например, в ускорител х зар женных частиц и в магнитных системах экспериментальной  дерной физики.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  устройств; за счет коррекции нелинейности измерительных каналов, а также расширение диапазона измер ем1 1Х ио:|ей более 2 Т. На фиг,1 показана схема устрой ства дл  измерени  магнитного пол ; на фиг,2 - вариант исполнени  компаратора-преобразовател  напр жени  в ток, Устройство состоит из стабилизатора тока 1, соединенного с ним дат чика Холла 2, через операционный усилитель 3 соединенного с входом регистратора 4, компаратора-преобра зовател  напр жени  в ток 5, включенного между источником опЬрного регулируемого напр жени  6 и стабилизатором тока 1. При этом компаратор-преобразователь напр жени  в ток состоит из первого операционного усилител  7, второго операционного усилител  8, первого переменного резистора 9, второго переменного резистора 10, трех посто нных резисторов соответственно 11, 12, 13, первого и второго диодов 14, 15 и ограничительно четвертого резистора 16. Устройство работает следующим образом, В слабых измер емых пол х, когда магниторезистивный эффект незначителен , компаратор-преобразователь напр жени  в ток благодар  высокому входному сопротивлению не оказывает вли ни  На режим датчика Холла (ДХ) При средних и сильных измер емых пол х входное сопротивление датчика Холла возрастает за счет магниторезистивного эффекта, падение напр же ни  на токовых контактах ДХ увеличи ваетс  и на входе компаратора-преоб разовател  по вл етс  сигнал УДК который сравниваетс  с опорным Upj,, а затем преобразуетс  в ток 1ц, который подаетс  в токовую цепь ДХ, компенсиру  падени  его чувствитель ности засчет магниторезистивного эффекта. Вариант исполнени  компараторапреобразователй напр жени  в ток, представленный на фиг,2, имеет высо кие входное и выходное сопротивлени за счет глубокой отрицательной св  по току, реализуемой с помощью втор операционного усилител  8, Начально значение напр жени  источника опорного регулируемого напр жени  6 выбираетс  таким образом, чтобы компенсировать падение напр жени  на токовых электродах ДХ при работе в слабых пол х. Собственно компаратор-преобразователь напр жени  в ток имеет линейную характеристику, однако из-за нелинейного изменени  сопротивлени  ДХ в магнитном поле в преобразователе возникает небольша  () нелинейна  добавка в I (, в соответствии с положительной обратной св зью устройства. Дл  тока компенсации IIJ справедливо соотношение . причем Rg RO RMR RMR Rg, где R j(j- магниторезисторна  часть входного сопротивлени  ДХ (при малых пол х ) R- - входное сопротивление ДХ при малых магнитных пол х. Величина IK пропорциональна , но за счет Rд(в знаменателе величина I ( повышаетс  нелинейным образом. Устранить эту нелинейную часть 1| возможно за счет шунтировани  выхода преобразовател  ограничительным четвертым резистором 16 ( сотен килоом ), Выходное напр жение преобразовател  повтор ет зависимость напр жени  на ДХ, поэтому ток Ij. уменьшаетс  на величину, котора  зависит от Кдд(и в первом приближении линеа ) до 10 ризует зависимость Выбор ограничительного резистора 16 производитс  согласно соотношению 51-. в выходную цепь компаратора-преобразовател  напр жени  в ток вводитс  второй диод 15 дл  компенсации действи  разделительного первого диода 14 и напр жение смещени  UfJ, дл  компенсации начального потенциала на выходе при малых измер емых магнитных пол х. В результате применени  данного устройств возможно измер ть с высокой точностью не хуже 10 в единицах магнитного пол  абсолютные значени  магнитных полей разных пол рностей в диапазоне 0-2Т, Подключение устройства к измерительному каналу не вызывает дополнительных подстроек основного канала. При нескольких обычно подбираемых ДХ, например дл  градиентного или трех- компонентного датчика, который вклю- 5 , чаетс  последовательно по питанию, также возможно использовать данное 11782076 устройство дл  коррекции нелинейности измерительных каналов.

1к

Von

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащее датчик Холла, стабилизатор тока, усилитель и регистратор, причем входные электроды датчика Холла подключены к стабилизатору тока, а выходные - к входам усилителя, выход которого соединен с регистратором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения диапазона -измеряемых полей, в него введены компараторпреобразователь напряжения в ток и опорный регулируемый источник напряжения, при этом потенциальный вход и токовы:: выход компараторапреобразователя соединены с входным электродом датчика Холла, а выход опорного регулируемого источника подсоединен к второму потенциальному входу компаратора-преобразователя.
2. 2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что компаратор-преобразователь напряжения в ток выполнен в виде первого и второго дифференциальных операционных усилителей, первого и второго переменных резисторов, четырех постоянных резисторов, двух диодов и источника смещения, причем входом компаратора-преобразователя напря жения в ток является неинвертирую— шип вход первого усилителя, выход которого через первый переменный резистор и первый диод соединен с выходом преобразователя, а через второй переменный резистор - с неинвертирующим входом второго усилителя, соединенного через первый постоянный резистор с общей шиной, а инвертирующий вход второго усилителя через второй резистор соединен с первым диодом и через третий резистор - с выходом второго усилителя, который через опорный регулируемый источник напряжения соединен с инвертирующим входом первого усилителя, при этом источник смещения через четвертый резистор и второй диод соединен с первым диодом.