SU1406545A1 - Устройство дл измерени величины и направлени магнитных полей - Google Patents
Устройство дл измерени величины и направлени магнитных полей Download PDFInfo
- Publication number
- SU1406545A1 SU1406545A1 SU864120815A SU4120815A SU1406545A1 SU 1406545 A1 SU1406545 A1 SU 1406545A1 SU 864120815 A SU864120815 A SU 864120815A SU 4120815 A SU4120815 A SU 4120815A SU 1406545 A1 SU1406545 A1 SU 1406545A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- measuring circuit
- output
- input
- measuring
- magnetic field
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Изобретение может быть исполь- зовгно в устройствах, использующих эффект Холла с целью измерени величины и направлени магнитных полей. Устройство содержит источник 1 тока, зонд 2 с закрепленными на нем датчиками 3, 4 Холла, усилители 5, 6, пиковые детекторы 7, 8, измерительную цепь 11 в виде цифрового вольтметра с регулируемой чувствительностью, ключи 9, 10, блок 12 сравнени . При этом зонд 2 установлен с возможностью вращени вокруг выбранной оси. Устройство имеет повьшенную точность измерени . 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
(Л
Од СЛ 4 СЛ
(J}U3.f
Изобретение относитс к магнитным измерени м. Оно предназначено дл измерени в устройствах, использующих эффект Холла с целью измерени величины и направлени магнитных полей .
Цель изобретени - повышение точности измерени величины и направлени магнитного пол - достигаетс тем, что датчики Холла располагаютс в плоскост х, пересекающихс по оси врап;ающегос зонда под одинаковыми углами относительно установленного нулевого направлени , и вводитс ре- жим автоматической калибровки показаний измерительной цепи за счет отрицательной обратной св зи путем подключени выходов блока сравнени к соответствующим входам управлени , измерительной цепи и выбором релшма измерени ключами.
На фиг. представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - зонд, выполненный в виде цилиндра,
Устройство содержит источник тока , зонд 2 с закрепленными на нем первым, и вторым датчиками 3, А Xoллa первый и второй усилители 5, 6, первый и второй пиковые детекторы 7, 8, первый и второй ключр 9, 0, измерительную цепь П, блок 12 сравнени , дополнительные входы 13 управлени .
Первый измерительный канал включает в себ подключенные последова- тельно первый датчик 3 Холла, первый усилитель 5, первый пиковый детектор 7, первый ключ 9. Первый ключ 9 подключен к одному из выходов первого усилител 5 или первого пиково- го детектора 7 и к первое/. входу измерительной цепи 1I. Второй измерительный канал включает в себ подключенные последовательно второй датчик Холла 4, второй усилитель 6, второй пиковый детектор 8, второй ключ 10, причем второй ключ 10.подключен к одному из выходов усилител б или второго пикового детектора 8 и второму входу измерительной цепи П. Выходы измерительной цепи 11. подключены к основным входам блока 12 сравнени . Выходной код измерительной цепи 11 дает информацию о величине и направл ении магнитных полей . В блоке 12 сравнени имеютс дополнительные 13 управлени . Блок 12 сравнени оценивает разбалан кодов, подаваемых по основным и до
5 0
5
0
5 Q
0
5
полнительным входам 13 управлени . Подключением выходов блока 12 сравнени к соответствующим входам управлени измерительной цепи 11 осуществл етс отрицательна обратна св зь.
Дифференциальна схема в данном устройстве позвол ет достичь того, что на результаты измерений практически не вли ет дрейф напр жени первого и второго усилителей 5, 6 и первого и второго пиковых детекторов 7, 8. Это достигаетс тем, что источник 1 тока задает в первом и втором датчиках. 3, 4 Холла одинаковый посто нный ток. Датчики 3, 4 Холла выбираютс из одной партии с идентичными параметра-ми. Усилители 5, 6 имеют стабильные коэффициенты усилени , балансировку нул . Они выполнены на идентичных элементах так, чтобы их дрейф напр жени был минимапьны - и равным.
Первый и второй пнковые детекторы 7, 8 предназначены дл фиксации максимальных значений напр жений, снимаемых на выходах первого и второго усилителей 5,. 6. С целью повышени точности измерени величины и направлени магнитных полей диапазон напр жений , подаваемых с выходов первого и второго пиковых детекторов 7, 8 через первый и второй ключи 9, 10, увеличен. Это достигаетс тем, что первый и второй пиковые детекторы 7у 8 фиксируют максимальные, противоположные по знаку значени напр жений . Первый и второй пиковые детекторы 7, 8 построены на идентичных элементах так, чтобы их дрейф напр жени на выходе был минимальным и равным.
При измерении направлени магнитных полей калибровка осуществл етс подстройкой чувствительности измерительной цепи 11. После калибровки чувствительность этой цепи устанавливаетс обратно пропорциональной величине магнитной индукции измер емого -пол . После калибровки показани измерительной цепи 11 равны коду, поданному на дополнительные входы 13 управлени блока 12 сравнени . Источник 1 тока предназначен дл задани равного номинального посто нного тока в датчиках 3, 4 Холла. Первоначально в устройстве наход т нулевое направление. Выходы первого и второго
усилителей 5, 6 подключены через первый и второй ключи 9, 10 к перво- му. и второму входу измерительной цеКи 1 1 Оба датчика 3, 4 Холла ориентируют относительно однородного плоскопараллельного магнитного пол , так, чтобы на выходе измерительной цепи 11 по вилс нулевой код. В этом случае датчики 3, 4 Холла направлены под одинаковым углом к магнитному полю. Направление ориентации датчиков 3, 4 Холла при котором на выходе измери 11
1 1
Го
лируёмой чувствительностью. Автомати ческое изменение чувствительности измерительной цепи 11 осуществл етс подачей на ее входы управлени кода с выходов блока 12 сравнени . При изменении чувствительности вручную входы управлени измерительной цепи 11 наход тс в высокоимпедансном сос то нии.
Пусть найденное нулевое направление расположено под углом jQ к направлению пол . Тогда на первый и вто рой входы измерительной цепи 11 по
тельной цепи 11 нулевой код, соответствует установленному нулевому нап- 15 равлению. Дл более точного нахождени нулевого направлени в измерительной цепи 11 устанавливают последовательно более высокую чувствительность .20
Настройка устройства дл измерени величины и направлени магнитных полей осуществл етс однократно в отсутствии магнитного пол и известным однородным плоскопараллельным магнит-25 -iW.B. sin(a -A)2pBjak coso. sin,
даетс напр жение U, и и„. На выходе измерительной цепи 11 код равен величине U и пр Ьго пропорционален чувствительности измерительной цепи 11.
Измерение направлени магнитного пол описываетс математически следующим образом:
и ju().C,a.K sin(a +/i)- (О
35
40
ным полем. Выходной код измерительной цепи 11 в этих случа х получаетс равным нулю, или величине магнитного пол , или направлению магнитного пол . После этого устройство готово к зо работе.;
Работа устройства начинаетс с измерени величины магнитного пол . Выходы первого и второго пиковых детекторов 7, 8 соединены через первый и второй ключи 9, 10 соответственно с первым и вторым входами измерительной цепи 11. Пиковые детекторы 7, 8 перед работой сбрасываютс в нуль. Выходы управлени измерительной цепи 11 наход тс в состо нии высокого импеданса. Зонд 2 с закрепленными на нем первым и вторым датчиками 3, 4 Холла вращаетс относительно выбранной оси в измер емом магнитном поле. За период вращени каждый из датчиков 3, 4 Холла ориентируетс перпендикул рно магнитному полю. Пиковые детекторы 7, 8 запоминают максимальные противоположные, по знаку значени напр жений, получаемых на выходах первого и второго усилителей 5, 6 соответственно . Максимальный сигнал, поступающий с выходов пиковых детекторов 7, 8 на первый и второй входы измерительной цепи 11, соответствует величине магнитного пол .
Измерительна цепь 11 представл ет собой цифровой вольтметр с регугде и 45
50
напр жение, измеренное измерительной цепью 11; чувствительность измеритель ной цепи 11;
напр жение на выходе усилител 5, определ емое величиной магнитного пол ; напр жение на выходе усилител 6, определ емое величиной магнитного пол ; магнитна индукци ; плотность тока, текущего в датчиках 3, 4 Холла; угол между плоскост ми, в которых расположены датчики 3, 4 Холла, и найденным нулевым направлением; угол между найденным нулевым направлением и направлением магнитного пол ; посто нна Холла; ширина датчиков Холла; коэффициенты усилени усилителей 5, 6.
Дл малых углов код на выходе измерительной цепи 11 определ етс выражением
г
гв
J
d с ,а - к где
55
и С |U s in |1 i Cj (U/1, (2) С, 2BjC,ak coso,
После измерени величины магнитного пол устройство измер ет направление магнитного пол . Блок 12
лируёмой чувствительностью. Автоматическое изменение чувствительности измерительной цепи 11 осуществл етс подачей на ее входы управлени кода с выходов блока 12 сравнени . При изменении чувствительности вручную входы управлени измерительной цепи 11 наход тс в высокоимпедансном состо нии .
Пусть найденное нулевое направление расположено под углом jQ к направлению пол . Тогда на первый и второй входы измерительной цепи 11 по
iW.B. sin(a -A)2pBjak coso. sin,
даетс напр жение U, и и„. На выходе измерительной цепи 11 код равен величине U и пр Ьго пропорционален чувствительности измерительной цепи 11.
Измерение направлени магнитного пол описываетс математически следующим образом:
и ju().C,a.K sin(a +/i)- (О
5
0
о
где и 5
0
напр жение, измеренное измерительной цепью 11; чувствительность измерительной цепи 11;
напр жение на выходе усилител 5, определ емое величиной магнитного пол ; напр жение на выходе усилител 6, определ емое величиной магнитного пол ; магнитна индукци ; плотность тока, текущего в датчиках 3, 4 Холла; угол между плоскост ми, в которых расположены датчики 3, 4 Холла, и найденным нулевым направлением; угол между найденным нулевым направлением и направлением магнитного пол ; посто нна Холла; ширина датчиков Холла; коэффициенты усилени усилителей 5, 6.
Дл малых углов код на выходе измерительной цепи 11 определ етс выражением
г
гв
J
d с ,а - к где
и С |U s in |1 i Cj (U/1, (2) С, 2BjC,ak coso,
После измерени величины магнитного пол устройство измер ет направление магнитного пол . Блок 12
сравнени содержит основные и дополнительные входы 13 управлени . Основные входы подключены к соответ ствую- щим входам измерительной цепи 11. На дополнительные .входы 13 управлени блока 12 сравнени подаетс .код, по которому проводитс калибровка выходного кода измерительной цепи 1 1 . Блок 12 сравнени оценивает разбалан кодов, поданных на основные и дополнительные входы 13 управлени , и выдает соответствующие сигналы управлени . Сигналы управлени поступают на входы управлени измерительной цепи 1}, С первого выхода блока 12 сравнени поступает сигнал равенства кодов, подаваемых на основные и дополнительные входы блока 12 сравне- .ни . С второго выхода блока 12 срав- нени послгупает сигнал о том, какой код больше на основных или дополнительных входах 13 управлени . С третьего выхода блока 12 сравнени поступает сигнал о том, равны или нет первые разр ды этих кодов. С четвертого выхода блока 12 сравнени поступает сигнал о том, равны или нет вторые; разр ды этих кодов и так далее. С последнего выхода блока сравнени поступает сигнал о том, равны или нет последние разр ды этих кодов. Выходы управлени измерительной цепи выключены из состо ни высокого импеданса и по ним калибрует- с код на выходе измерительнойцепи 11. Калибровка заключаетс в регулировке коэффициента пропорциональности между магнитной индукцией и кодом на выходе измерительной цепи 11. Из- менением чувствительности этой цепи осуществл ют регулировку ее выходног кода в широком диапазоне. Если код на -основных входах блока 12 сравне- . ни больше, чем код на его дополнитель- ных входах, то за счет отрицательной обратной св зи чувствительность измерительной цепи 11 уменьшаетс . Если код на основных входах б.лока 12 сравнени меньше, чем код на его до- полнительных входах, то за счет отрицательной обратной св зи чувствительность измерительной цепи 11 увеличиваетс .
Калибровка происходит до тех пор, пока коды, подаваемые на основные и дополнительные входы блока 12 сравнени , не будут,равны между собой. После этого входы управлени измерительной цепи 11 переход т в состо ние высокого импеданса. Прекращаетс вращение зонда 2 с зафиксированными на нем первым и вторым датчиками 3, 4 Холла. Чувствительность измерительной цепи 11 после этого фиксируетс . Выходы усилителей 5, 6 соединены ключами 9, 10с первым и вторым входом измерительной цепи 11. Затем в соответствии с диапазоном измерени направлени магнитного пол дискретно измен етс чувствительность измерительной цепи 1 1. При измерении направлени магнитного пол код на выходе измерительной цепи 1 1 зависит только от направлени магнитного пол . Коэффициент пропорциональности между этим кодом и направлением магнитного пол не зависит от величины магнитного пол , так как чувствительность измерительной цепи 1 обратно пропорциональна величине пол . Код на выходе измерительной цепи 11 соответствует направлению магнитного пол относительно установленного нулевого нап- ,равлени .
Claims (1)
- Формула изобретениI. Устройство дл измерени величины и направлени магнитных полей, содержащее источник тока, подключенный к нему зонд с закрепленными на нем первым и вторым датчиками Холла, подключенные к их выходам соответственно через первый и второй усилители первый и второй пиковые детек- тор)Ы, -а также измерительную цепь, отличающе ес тем, что, с целью повышени точности измерени величины и направлени магнитных полей , в него введены первый и второй ключи и блок сравнени , а зонд установлен с возможностью вращени вокруг выбранной оси, датчики .Холла расположены в плоскост х, пересекающихс по оси вращени зонда под одинако выми углами к установленному нулевому направлению, при этом выход первого ключа подключен к первому входу измерительной цепи, первый вход - к входу первого пикового детектора, второй вход - к выходу пикового детектора , выход второго ключа подключен к второму входу измерительной цепи, его первый вход - к выходу второго усилител , второй вход второго ключа - к выходу второго пикового детектора соответственно, выходы измеДГ .ЗУстнобленное нулевое напрабленае
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU864120815A SU1406545A1 (ru) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | Устройство дл измерени величины и направлени магнитных полей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU864120815A SU1406545A1 (ru) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | Устройство дл измерени величины и направлени магнитных полей |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1406545A1 true SU1406545A1 (ru) | 1988-06-30 |
Family
ID=21257822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU864120815A SU1406545A1 (ru) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | Устройство дл измерени величины и направлени магнитных полей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1406545A1 (ru) |
-
1986
- 1986-06-20 SU SU864120815A patent/SU1406545A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР № 960679, кл. G 01 R 33/06, 1982. Авторское свидетельство СССР № 416639, кл.С 01 R 33/06, 1971. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1095988A (en) | Calibrating and measuring circuit for a capacitive probe-type instrument | |
| US4063447A (en) | Bridge circuit with drift compensation | |
| US3847017A (en) | Strain measuring system | |
| US3358225A (en) | Lift-off compensation for eddy current testers | |
| US4006407A (en) | Non-destructive testing systems having automatic balance and sample and hold operational modes | |
| US4259633A (en) | Method and apparatus for measuring the moisture content of wood | |
| US5424677A (en) | Common mode error correction for differential amplifiers | |
| SU1406545A1 (ru) | Устройство дл измерени величины и направлени магнитных полей | |
| US2649571A (en) | Bridge for resistance measurement | |
| EP0366453A2 (en) | Variable gain current-to-voltage amplifier with gain independent test mode operation | |
| US5485100A (en) | Automatically balanced and tested bridge measurement circuit, and method | |
| EP1498741B1 (en) | Watthour meter with integrated self-testing | |
| US4322679A (en) | Alternating current comparator bridge for resistance measurement | |
| US3777259A (en) | Apparatus for determining the resistance per unit length of a resistive conductor | |
| US4156181A (en) | Ratio circuit | |
| SU1067425A1 (ru) | Вихретоковый измеритель удельной электрической проводимости немагнитных материалов | |
| SU586390A1 (ru) | Способ поверки потенциометров и устройство дл его реализации | |
| SU1619184A1 (ru) | Устройство дл измерени приращени сопротивлени | |
| Kusters et al. | A Self-Balancing Digital Differential Voltmeter Based on the Direct-Current Comparator | |
| RU2122225C1 (ru) | Способ градуировки аппаратуры индукционного каротажа | |
| US3495169A (en) | Modified kelvin bridge with yoke circuit resistance for residual resistance compensation | |
| SU993136A1 (ru) | Устройство дл измерени приращени сопротивлени | |
| SU1753307A1 (ru) | Многоканальный сигнализатор температуры | |
| JPH0452415B2 (ru) | ||
| Ramesh et al. | DIGITAL METER |