SU1684762A2 - Измеритель мгновенных значений магнитных полей с помощью датчиков Холла - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике магнитных измерений и предназначено дл  измерени  мгновенных значений переменно-импульсных и посто нных магнитных полей , например, в ускорител х зар женных частице помощью датчика Холлэ питаемого повышенным импульсным током. Цель изобретени  - повышение быстродействи  измерител  мгновенных значений магнитных полей - достигаетс  введением операционного усилител  14, ключа 13 и резистора 15. Устройство также содержит источник 1 импульсного тока, датчик Холла 2, регистратор 3, источник опорного напр жени  4, операционные усилители 5, 6, 7, линию задержки 8, операционный усилитель 9. резисторы 10, 11, 12.2 ил.

Description

Изобретение относитс  к магнитным измерени м и предназначено дл  измерени  мгновенных значений переменно-импульсных и посто нных магнитных полей, например, в ускорител х зар женных частиц с помощью датчика Холла (ДХ). питаемого повышенным импульсным током.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  измерител  мгновенных значений магнитных полей.

На фиг. 1 представлена схема измерител ; на фиг. 2 - эпюры измер емого импульса и реакции цепи обратной св зи на выходной сигнал.

Измеритель содержит источник 1 ис- пульсного тока и строб-импульса, датчик Холла 2, регистратор (АЦП) 3; источник 4 опорного напр жени , операционные усилител  (ОУ) 5, 6 и 7, линию 8 задержки, операционный усилитель 9, резисторы 10.

11 и 12, управл емый ключ 13, операционный усилитель 14 и резистрор 15.

Первый выход источника 1 импульсного тока соединен с входом датчика Холла 2, а выход ДХ подан на вход усилител  5. Выход этого усилител  св зан с входом усилител 

6,а выход последнего - с регистрлтором 3. Выход усилител  6 через резистрор 15 соединен с неинаертирующим сходом усилител 

7,который через управл ющий нормально разомкнутый ключ 13 соединен с инвертирующим входом усилител  7 и выходом источника 4 опорного напр жени . Вход управлени  ключом 13 через усилитель 14 соединен с первым выходом источника 1 импульсного тока . Выход усилител  7 через линию задержки на врем  т соединен с неинвертирующим входом усилител  9. Инвертирующий вход усилител  9 соединен с источником 4 опорного напр жени  через рези (Л

С

сторы 10, 11 и 12. Выход усипнтелп 9 соедп- неи с инвертирующим входом усилител  6.

Измеритель работает следующим обра зом.

При подаче импульсного точа питани  с длительностью г от Спока 1 на датчик Холла 2 на выходе последнего возникает импульсный сигнал, пропорциональный измер емому магнитному полю В Этот сигнал последовательно линейно преобразует в усилител х 5 и 6, а затем регистрируетс  в регистраторе 3 в момент поступлени  в него строб-импульса с длительностью 0,1 г п конечной фазе измерительною импульса (см. фиг. 2). Регистратор 3 представл ет собой АЦП и завершает измерительным данного устройства. Внешние нанодки и дрейф о измерительном кэнпле нызып ют соответствующую погрешность измерени . Чтобы значительно снизить эту погреи- ность, в измерителе реализована широкополосна  задержанна  отрицательна  обратна  св зь. Сигнал с выхода усилител  б сравниваетс  с опорным выходным напр жением источника 4, а их разница,усиленна  в ОУ 7, задерживаетс  на врем  г в линии 8 задержки, а затем последовательно усиливаетс  в ОУ 9 и 6. В результате онз так воздейсгьурт на вход регистраторе) 3, что на нем непрерывно поддерживаетс  смещение , равное по величине опорному напр жению с выхода источника 4. Обратна  св зь  вл етс  широкополостной. Например , при т 4 мкс возможно реализовать полосу частот 0-10 кГц. В итоге наводки и дрейф, возникающие в измерительном канале , подавл ютс  н,ч выходе соответственно полосе частот в 1GOO раз на посто нном токе и LJ 10 раз на 10 кГц. Обеспечение устойчивости этой системы авторе уг.ирова- ни , включающей элемент задержки, требует введени  о усилжель обритой св зи инерционных элементов, в частности конденсаторов .

На рабочий сигнал измерительного канала цепь обратной св зи не действует, так как сигнал обратной св зи задержан на врем  длительности измер емого импульса г.

Однако, после окончани  рабочего импульса па выходе (фиг, 2) возникает сигнал реакции цепи обратной св зи на по вление на выходе ОУ 6 измерительного импульса с амплитудой до 5 В. Последний приводит к перезар дке имеющихс  в цепи обратной св зи конденсаторов, корректирующих полосу пропускани  усилителей 7 и 9, что в результате приводит к по влению на выходе ОУ 6 после окончани  измер емого импульса (фиг 2) сиппла противоположной

пол рности с линейно нарасмдющим передним Фронтом в пределах времени т. Начало заднего фронта этою сигнала, амплитуда которого может достигать нескольких вольт.

соотие1ствует аремени когда измер емый импульс на выходе ОУ б закончилс . С этого момента идет процесс обратной перезар дки корректирующих конденсаторов в цепи обратной св зи. Посто нна  времени этого

O процесса дл , например, указанного случа  превышает 10 мкс и, следовательно, хвост этого изменени  в смещении на входе регистратора будет существенно повышать погрешность регистрации измер емого имГ пульса, если он по витс  после предыдущего в пределах до 8 10 посто нных времени спада импульса реакции цепи обратной св зи , т.е. измеритель имеет как Ом мер)вое врем  (до 80 100 мкс), ко(да регистраци 

0 измер емого пол  с нормируемой малой по- | :ешностью невозможна.

В св зи с этим на входе цепи обратной со зи между выходом ОУ б и неинвертирующим входом ОУ 7 включен дополнительный

5 рс-зистрор 15, а дифференциальный вход ОУ 7 зашунтирован нормально разомкнутым управл емым ключом 13. Ключ замыкаетс . когда на ею вход поступает через нормирующий ОУ 14 импульс с выхода источника

0 импульсного тока питани  датчика Холла, т.о i.pi i по влении измер емого сигнала на регистратора 3 благодар  делителю напр жени  на резисюре 15 и остаючным сопротивлением ключа в замкнутом состо F нии на охо/г, цепи обратной св зи попадет практически более чем на пор док меньший сигнал по сравнению с прототипом.

В результат на усипители 7 и 9 цепи обратной св зи нет вли ни  со стороны из0 мер емого импульса, нет процесса перезар дки корректирующих конденсаторов и нет импульса реакции цепи обратной св зи непосредственно после окончани  рабочего сигнала. Поскольку потенциалы точек схе5 мы, коюрыс замыкает ключ 13. близки друг другу в отсутствие измер емою сигнала, то рпбота ключа 13 не вызывает каких-либо дополнительных вли ний.

Усилитель 14 формирует сигнал управ0 лони  ключом 13 от импульса датчика Холла, который равен нескольким вольтам, т.е. напр мую недостаточен дл  срабатывани  ключа 13, кроме того ОУ 14 обеспечивает изол цию цепи питани  дат5 Ч1 к,ч Холла от цепи управлени  ключом. Форму/I а изобретени  Измеритель мгновенных значений магнитных полей с помощью датчиков Холл по л пт. CD rv 530291, о г л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  быстродействи  из

мерител , в него дополнительно введены операционный усилитель, ключ и резистор, причем вход операционного усилител  подключен к выходу источника импульсного тоинвертирующим входом третьего операционного усилител  канала обратной св зи, а второй - с инвертирующим входом того же усилител  и в первым выводом дополни

ка, а выход - к управл ющему входу ключа, 5 тельного резистора, второй вывод которого один из контактов которого соединен с вы- подключен к входу регистратора и выходу

ходом источника опорного напр жении и

второго операционного усилител .

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Измеритель мгновенных значений магнитных полей с помощью датчиков Холла по авт. св. Ν; 530291. отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия из1684762 меритепя, в него дополнительно введены операционный усилитель, ключ и резистор, причем вход операционного усилителя подключен к выходу источника импульсного тока, а выход - к управляющему входу ключа, 5 один из контактов которого соединен с выходом источника опорного напряжения и инвертирующим входом третьего операционного усилителя канала обратной связи, а второй - с инвертирующим входом того же усилителя и в первым выводом дополнительного резистора, второй вывод которого подключен к входу регистратора и выходу второго операционного усилителя.

   Фиг. 2