SU1559322A1 - Устройство дл измерени индукции магнитного пол - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к магнитным измерени м и может быть использовано дл  измерени  величины индукции магнитного пол . Цель изобретени  - повышение точности измерени  индукции магнитного пол  - достигаетс  путем компенсации температурной погрешности магниторезисторов. Устройство содержит полевой магниторезистор 1 со структурой МДПДМ с токовыми электродами 2 и 3, и с полевыми электродами 4 и 5, переключатель 6, источник 7 двухпол рного посто нного тока, резистор 8, генератор 9 высокочастотных сигналов, низкочастотный фильтр 10, преобразователь 11 напр жение - код, сумматор 12, цифровой региструющий блок 13, управл ющий импульсный генератор 14, блок 15 управлени , блок 16 сравнени  и блок 17 высокочастотного опорного напр жени . Устройство позвол ет уменьшить температурный коэффициент магниточувствительности по сравнению с прототипом, что повышает класс точности магниточувствительных приборов. 2 ил.

Description

СП

ол

Ф

00 1чЭ 1C

Изобретение относитс  к магитным измерени м и может быть использовано дл  измерени  величины индукции магнитного пол .

Цель изобретени  - повышение точности измерени  индукции магнитного пол  за сче т компенсации температурной погрешности магнитотранзистора.

На фиг,1 представлена структурна  схема устройства; на - зависимости вольтовой магниточувствителъ- ности магнитотранзистора от температуры в предлагаемом устройстве (кр.1) и известном (кр,2)„

Устройство дл  измерени  индукции магнитного пол  состоит из полевого магнитотранзистора 1 со структурой МДПЦМ, с токовыми электродами 2 и 3 и полевыми электродами 4 и 5. Токо- вый электрод 2 соединен с выходом переключател  6, входы которого соединены с выходами источника 7 двух- пол рного посто нного тока. Точка соединени  токового электрода 2 и выход переключател  6 соединены чере резистор 8 с выходом генератора 9е высокочастотного сигнала, а также . через низкочастотный фильтр 10, преобразователь 11 напр жение - код и последовательный сумматор 12 соединены с входом цифрового регистрирующего блока 13. Токовый электрод 3 подсоединен к общей шине. Полевые электроды 4 и 5 соединены с выходами управл ющего импульсного генератора 140 Входы управлени  переключател  6, преобразовател  11, сумматора 12, регистрирующего блока 13 и импульсного генератора 15 соединены с выхо дами блока 15 управлени . Входы-блока 16 сравнени  подключены к токовому электроду 2 и к блоку 17 высокочастотного опорного напр жени , а его выход - к второму входу управл ю щего генератора 14,,

Устройство работает в два такта следующим образом.

На магнитотранзистор 1 от источни ка 7 тока и генератора 9 подаетс  посто нное U0 и высокочастотное U, costOt переменное напр жени , при этом U0v U, . Частота высокочастотног сигнала намного больше критической частоты магнитотранзистора, определ емой выражением

D + DEB Р d

QKO J + 2 d-k-T-a

5 0 5

5

где D - коэффициент бипол рной диффузии;

d - толщина магнитотранзистора; Е - напр женность электрического

пол ;

В - индукци  измер емого магнитного пол ;

k - константа Больцмана; Т - температура; а - коэффициент, завис щий от подвижностей электронов и дырок.

В исходном состо нии переключател  6 электрод 2 магнитотранзистора 1 соединен с выходом + источника 7 посто нного тока, и протекающий через магнитотранзистор ток равен 1 . Во врем  первого такта работы ис- пульсом, поступающим с блока 15 управлени , запускаетс  управл ющий импульсный генератор 14, на выходах которого формируютс  импульсы напр жени  одинаковой амплитуды и противоположной пол рности. При этом в результате полевого магниторекомби- национного эффекта и эффекта пол  на выходе магнитотранзистора 1 (на токовом электроде 2) по вл етс  импульс , амплитуда которого выражаетс  формулой

UB1 K,I, B(S4 - S, ) + К21,Ц + + K3IA.cosCOt,(1)

где К ,, Кг, К- - посто нные коэффициенты , завис щие от параметров полупроводникового материала и емкости маг- нктотранзистора;

S( S - скорости поверхностной рекомбинации на противоположных гран х магнитотранзистора под полевыми электродами,  вл ющиес  функци ми напр женности электрического пол .

Первый член в выражении (1) обусловлен полевым ГМР эффектом, а второй по вл етс  в результате неполной взаимной компенсации сигналов эффектов пол . Треть  составл юща  обусловлена высокочастотным сигналом, который от магнитного пол  не зависит и после низкочастотного фильтра 10 на блок 11 не поступает.

Импульсом, поступающим с блока 15 управлени  после насыщени  выходного

импульса магнитотранзигтора 1, запускаетс  преобразователь 11, осуществл ющий преобразование напр жени 

U

В,

К,1, В + Кг,Г в код, пропорциональный величине , , котора  записываетс  в регистры сумматора 12. После записи импульсами, протекающими с блока 15 управлени , осуществл етс  сброс и подготовка преобразовател  11, а переключатель 6 переводитс  в состо ние, при котором выход - источника 7 посто нного тока соединен с электродом 2 магнито- транзистора 1, В следующем (втором) такте устройство работает так же, как и в предыдущем (первом) такте. Величина и направление тока 1 источником 8 тока устанавливаетс  из услови  I Ј -I,, При этом согласно выражению ( 1) во втором такте на сумматор записываетс  код Мг причем

Na-UH К, I В - ( (2) где Ug - амплитуда выходного импульса магнитотранзистора 1 во втором такте работы.

Согласно выражени м (1) и (2), в конце второго такта на выходе сумматора 13 по вл етс  код, пропорциональный величине измер емой индукции

N8 И, + ,lf В,(3)

котора  регистрируетс  цифровым регистрирующим блоком I3.

В случае изменени  температуры

г

окружающей среды измен етс  как вольтова  магниточувствительность (у) магнитотранзистора, так и падающее на нем напр жение высокочастотного сигнала, поступающего через резистор 8 из генератора 9. Высокочастотное напр жение, определ ющее сопротивление магнитотранзистора 1, сравниваетс  в блоке 16 сравнени  с высокочастотным опорным напр жением блока 17. При положительной или отрицательной разности этих напр жений (в зависимости от увеличени  или уменьшени  температуры окружающей среды) соответственно увеличиваетс  или уменьшаетс  напр жение импульсов, поступающих на полевые электроды магнитотранзистора 1, которое увеличивает или уменьшает разность скоростей поверхностной рекомбинации (S4 - S, ) на противоположных гран х и тем самым автоматически регулирует магниточувствительность магнитотранзистора 1. В результате с изменением температуры окружающей среды, маг

ниточувствительность практически сохран етс  неизменной.

Измерение магнитного пол  было проведено установкой, бпоксхема которой представлена на фиг.1 Установка собрана из стандартных устройств. Магнитотранзистор, изготовленный из германи  с удельным сопротивлением

0 Р 40 Ом.см, помещают в магнитное поле В 0,17 Тл и регулируемый термостат , в котором температура измен етс  от 20 до 70 Г, На фиг.2 представлена зависимость вольтовой магниг тоуувствительности магнитоуранзистора от температуры (кр.1). С изменением температуры от 20 до 70°С температурный коэффициент магниточув- ствительности (ТКЧ) незначителен

0 и равен 0,1% К (ТКЧ измер лс  компенсационным методом). Дл  сравнени  на фиг.2 представлена температурна  зависимость магниточувствительности известного устройства, ТКЧ которого

5 0,5-1% К (кр.2). Из сравнени  представленных на фиг.2 кривых видно, что ТКЧ предлагаемого устройства меньше в 5-10 раз ТКЧ известного.

Таким образом, предлагаемое устройство дает возможность уменьшить температурный коэффициент магниточувствительности , что увеличивает класс точности магниточувствительных приборов,

35

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  индукции магнитного пол , содержащее последовательно соединенные двухпол рный

   источник посто нного тока, переключатель и токовые электроды полевого магнитотранзистора, имеющего структуру металл - диэлектрик - полупроводник - диэлектрик - металл, последовательно соединены преобразователь напр жение - код, последовательный сумматор и цифровой регистрирующий блок, а также последовательно соединенные блок управлени 

   и импульсный генератор, выходы которого подключены к полевым электродам магнитотранзистора, управл ющий вход переключател  подключен к вторым выходам блока управлени , третий выход которого подключен к опорному входу преобразовател  напр жение - код, управл ющий вход последовательного сумматора подключен к четвертому выходу блока управлени ,

   п тый выход которого подключен к управл ющему входу цифрового регистрирующего блока, отличающее- с   тем, что, с целью повышени  точнести за счет компенсации температурной погрешности магнитотранзис- тора, введены последовательно соединенные .генератор высокочастотного сигнала, резистор и блок сравнени ,

   а также низкочастотный фильтр и блок высокочастотного опорного напр жени , выход которого подключен к второму входу импульсного генератора, вход низкочастотного фильтра одновременно подключен к первому входу блока сравнени  и выходу переключател , а выход фильтра - к сигнальному входу преобразовател  напр жение - код.

   15

   О

   1

   го §о г°с

   фие.2

   1