SU1287064A1 - Устройство дл измерени магнитных полей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области магнитоизмерительной техники и может быть использовано дл  измерени  слабых импульсных(неоднородных и посто; нных магнитных полей. Цель изобретени  - повышение точности измерений, достигаетс  тем, что магниточувст- вительный датчик состоит из феррито вого концентратора и посто нного магнита , между которыми установлен маг- нитодиод. Магнитодиодный датчик содержит магнитопровод 4, конусообразный посто нный магнит 5, ферритовый концентратор 6, диэлектрическую прокладку 7, немагнитный металлический , корпус 8 с разъемом 9. Эксперимен- тальн-о определенна  погрешность измерени  за вленного устройства, возникающа  вследствие неоднородности измер емого пол , составл ет 1,5%. 2 ил. а S W ю 00 х|

Description

фиг. 2

: Изобретение относитс  к магнито- измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  слабых импульсных и посто нных магнитных полей.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  слабых импульсных неоднородных полей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что магниточувствительный датчик состоит из ферритового концентратора и посто нного магнита,между которыми установлен магнитодиод, весь датчик помещен в немагнитный корпус.

На фиг.1 изображена функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - эскиз магнитодиодного датчика.

Устройство содержит магнитодиод- ный датчик 1, подключенный к блоку питани  2, и регистрирующее устройство 3. Магнитодйодный датчик 1 содержит магнитодиор 4, конусообраз- ный посто нный магнит 5, конусообразный ферритовый концентратор 6, диэлектрическую прокладку 7,отдел ющую магнитодиод 4 от посто нного магнита 55 немагнитный металлический корпус 8 с разъемом 9. Магнитодиод 4 помещен в зазор между посто нным магнитом 5 и ферритовым концентратором 6. При этом, ось максимальной чувствительности магнитодиода 4 совмещена с магнитной осью посто нного магнита 5 и центральной осью ферритового концентратора 6. Дл  обеспечени  максимального уровн  подмагни- чивающего пол , необходимо дл  смещени  рабочей точки магнитодиода не линейный участок его рабочей характеристики посто нный магнит 5 выполнен в виде конуса, у вершины которого расположен магнитодиод 4. А дл  обеспечени  максимальной концентрации измер емого магнитного пол  в области расположени  магнитодиода 4, при сохранении малых размеров феритового концентратора 6, последний выполнен также в виде конуса, обращенного вершиной к магнитодиоду 4. Магнитодиод 4 электрически отделен посто нного магнита 5 прокладкой из диэлектрика 7. Дл  защиты от помех, вызываемых электрическим полем,магнитодиод 4 вместе с магнитом 5 и феритовым концентратором 6 помещен в немагнитный металлический корпус 8,

0

0

5

5 д

имеющий продольную щель дл  исключени  по влени  вихревых токов, возникающих при воздействии на корпус 8 магнитного пол . Корпус 8 снабжен разъемом 9, к которому подключены выводы магнитодиода 4.

Устройство работает следующим об- разом.

В результате воздействи  подмагни- чивающего пол  посто нного магнита 5 - рабоча  точка магнитодиода 4 из нелинейной абласти его характеристики смещаетс  на линейный участок. Маг5 нитодиодный датчик 1 записывают ста- бильн ш током от блока питани  2 и помещают в измер емое магнитное поле. Силовые линии измер емого магнитного пол , проход  вдоль ферритового концентратора 6, концентрируютс  в области его усеченной вершины, где расположен магнитодиод 4. Степень концентрации определ етс  отношением площади основани  конуса концентратора к площади его усеченной вершины. Поэтому при заданной степени концентрации-размеры основани  конуса концентрации 6 определ ютс  размерами его. усеченной вершины. В частности,. в предлагаемом устройстве диаметр усе- ченной .вершины концентратора 6 равен максимальному размеру магнитодиода 4 (1 мм). Степень концентрации задана равной п ти и, таким образом,.исход  из соотношени  площадей, диаметр основани  концентраторов 6 равен 2,5 - 3 мм. Дл  сохранени  заданной степени, концентрации высота усеченного конусообразного концентратора 6 выбрана равной диаметру его основани .Размеры посто нного магнита 5 достаточно сделать равными размерам ферритового концентратора 6. Это определ етс  как малой величиной зазора меж ду магнитом 5 и магнитодиодом 4,так и наличием ферритового концентратора 6, концентрирующего в области расположени  магнитодиода 4 не только измер емое, но и подмагничиваю- щее поле посто нного магнита 5. Та к как размеры цилиндрического корпуса 8 целиком определ ютс  суммарными размерами его содержимого, т.е. в основном ферритового концентратора 6 и посто нного магнита 5, которые, в свою очередь, определ ютс  разме |рами магнитодиода 4, то эти размеры  вл ютс  в предлагаемом устройстве достаточно малыми и составл ют: вы0

5

сота цилиндра 9,5 мм, диаметр основани  5 мм.

При воздействии на магнитодиод 4 измер емого магнитного пол  величина его омического сопротивлени  измен етс  пропорционально воздействующему полю.Величина падени  напр жени  на магнитодиоде 4 пропорцио- налЁна его омическому сопротивлению а следовательно, и измер емому магнитному полю, регистрируетс  устройством 3 . I ,

Использование магнитодиодного датчика позвол ет получить чувстви-. тельность устройства 220 В/Т. Порог чувствительности устройства определ етс  нестабильностью нулевого сигнала и шумами, вызываемьми наличием ферритового концентратора, и составл ет 1 10 Т. . .

Погрешность измерени  магнитного пол  с помощью предлагаемого устройства определ етс  следующим образом .

Сигнал от измер емого магнитного пол  определ етс  по формуле

с

ЬК

в )

где

ICT,величина стабилизированного тока;

uRg - изменение сопротивлени  маг- нитодиода при воздействии , измер емого пол .

Отклонение 1, от номинального значени  (нестабильность питающего ; тока) составл ет Oj 0,5%. Кроме того , имеетс  случайное изменение со- .противлени  магнитодиода вследствие

ных шумов (Kj,)- Отнош

зависит от величины uR

тепловых и иных шумов (К,)- Отноше;ние Rц/йR,

В .

iT.e. от величины измер емого пол , и принимаетс  дл  указанного диапазона индукции в среднем равным . Таким образом, погрешность сигнала

, .

10

f5

20

25

30

- ,

;

35

40

.

.

45

определ етс  как погрешность пролзве- дени 

5 8,.8,.

и составл ет

S 0,5% + 1% 1,5%. Определение погрешности измерени , возникающей вследствие неоднородности измер емого пол , представл ет сложную задачу, разрешаемую в каждом конкретном случае с учетом степени неоднородности и пространственной конфигурации измер емого магнитного пол . Экспериментально определенна  погрешность измерени  предлагаемого устройства, возникающа  .вследствие неоднородности измер мого пол , составл ла Б 1,5%.

Claims (1)

1. .Формула изобретени  j Устройство дл  измерени  магнитных полей, содержащее полупроводниковый чувствительный элемент и расположенный соосно с ним ферритовый кон- Центратор, отлич ающеес  тем, что, с целью повьщ1ени  точности измерени  слабых импульсных неоднород- нь1х полей, ферритовый концентратор выполнен Б виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием к полупроводниковому чувствительному элементу , с другой стороны которого симметрично ферритовому концентратору расположен посто нный магнит, выполненный аналогично в виде усеченно гр конуса, причем в качестве полупроводникового чувствительного элемента использован магнитодиод, ось максимальной чувствительности которого совмещена с осью симметрии обоих усеченных конусов, между магнитодио- дом и посто нным магнитом установлена диэлектрическа  прокладка, полупроводниковый чувствительный элемент вместе с ферритовым концентратором и посто нным магнитом помещен в немагнитный металлический корпус.

   Фив. Г