SU763823A1 - Device for measuring magnetic field inductance and temperature - Google Patents

Device for measuring magnetic field inductance and temperature Download PDF

Info

Publication number
SU763823A1
SU763823A1 SU782629536A SU2629536A SU763823A1 SU 763823 A1 SU763823 A1 SU 763823A1 SU 782629536 A SU782629536 A SU 782629536A SU 2629536 A SU2629536 A SU 2629536A SU 763823 A1 SU763823 A1 SU 763823A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
temperature
hall sensor
magnetic field
input
hall
Prior art date
Application number
SU782629536A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Инесса Антоновна Большакова
Василий Феодосьевич Чекурин
Original Assignee
Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт filed Critical Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт
Priority to SU782629536A priority Critical patent/SU763823A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU763823A1 publication Critical patent/SU763823A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Description

Устройство относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  олновременного им :рсни  индукции магнитного пол  и температуры , например, в магнитных системах Известно устройство, содержащее измерительный зонд с датчиком Холла в котором термостатирование датчика Холла производитс  путем изменени . силы входного тока 1 . Однако сигнал, иcпoльзye /tый в таком устройстве дл  контрол  температуры , зависит и от магнитного пол  что снижает точность измерений. Кроме того, устройство не позвол ет измер ть температуру. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство , содержащее датчик Холла в теплойзалирукщем корпусе, источники посто нного и переменного напр жений , мост переменного тока и управл ющий элемент - транзистор. В этом устройстве входна  цепь датчика вклю чена одновременно в одно из плеч моста переменного тока и в цепь,сос то щую из последовательно -подсоединенных источника посто нного тока и транзистора 2} Изменение температ ры датчика приводит к изменению вход ного сопротивлени  его и к последующему разбалансу моста. Преобразованный сигнал разбаланса моста поступает на базу управл ющего транзистора, что приводит к изменению силы посто ннопо тока, протекающего во входной цепи датчика Холла, а следовательно , к изменению его температуры. -Однако в силу существовани  зффекта магнитосопротивлени  изменение входного сопротивлени  датчика Холла может быть обусловлено не только изменением температуры, но и изменением магнитного пол , т.е. в таком устройстве т,емпература датчика Холла зависит от индукции магнитного пол , что снижает точность измерений. Кроме того, из принципа работы устройства следует, что входной ток датчика содержит посто нную и переменную составл ющие, причем посто нна  составл юща   вл етс  функцией температуры среды и магнитного пол . в св зи с этим выходной сигнал датчика Холла также содержит посто нную и переменную составл кщие и зависит как от магнитного пол , так и от температуры, причем зависимость от магнитного пол  становитс  нелинейной , что затрудн ет измерение магнитного пол  и температуры.The device relates to the measurement technique and can be used for the first time: induction of magnetic field and temperature, for example, in magnetic systems. A device is known that contains a measuring probe with a Hall sensor in which the temperature control of a Hall sensor is made by changing. input current 1. However, the signal used in such a device for temperature control depends on the magnetic field, which reduces the measurement accuracy. In addition, the device does not measure the temperature. The closest to the technical essence of the invention is a device comprising a Hall sensor in a heat sink, a source of DC and AC voltages, an AC bridge and a control element — a transistor. In this device, the input circuit of the sensor is connected simultaneously to one of the arms of the ac bridge and to the circuit consisting of a series-connected DC source and a transistor 2} Changing the sensor temperature causes its input resistance to change and subsequent the bridge. The converted unbalance signal of the bridge enters the base of the control transistor, which leads to a change in the DC power flowing in the input circuit of the Hall sensor, and consequently, to a change in its temperature. - However, due to the existence of the magnetoresistance effect, the change in the input resistance of the Hall sensor can be caused not only by a change in temperature, but also by a change in the magnetic field, i.e. In such a device, the temperature of the Hall sensor depends on the induction of the magnetic field, which reduces the measurement accuracy. In addition, from the principle of operation of the device, it follows that the input current of the sensor contains a constant and an alternating component, and the constant component is a function of the temperature of the medium and the magnetic field. therefore, the output of the Hall sensor also contains a constant and a variable component and depends both on the magnetic field and temperature, and the dependence on the magnetic field becomes non-linear, making it difficult to measure the magnetic field and temperature.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy.

Это достигаетс  тем, что устройство дл  измерени  индукции магнитного пол  и температуры, содержащее датчик Холла в теплоизолирующем, кожухе и регистрируклцие приборы, снабжено регулируемым источником посто нного тока, выход которого подключен к токовым, а вход - к холловским электродам датчика Холла.This is achieved by the fact that the device for measuring the induction of the magnetic field and temperature, containing the Hall sensor in the heat insulating casing and recording devices, is equipped with an adjustable DC source, the output of which is connected to the current electrodes, and the input to the Hall electrodes of the Hall sensor.

Датчик Холла выполнен из полупроводникового кристалла р-типа, в котором точка температурной инверсии проводимости выше верхней границы диапазона измер емых температур.The Hall sensor is made of a p-type semiconductor crystal in which the point of temperature inversion of conductivity is above the upper limit of the range of measured temperatures.

На фиг. 1 представлена функционална  схема устройстваi на фиг. 2 - зависимость относительного увеличени  входного сопротивлени  датчика Холла от индукции магнитного пол .FIG. 1 shows a functional diagram of the device i in FIG. 2 shows the dependence of the relative increase in the input resistance of the Hall sensor on the induction of the magnetic field.

Устройство содержит измерительный зонд 1 с датчиком 2 Холла, выходные электроды 3, 4 которого подключены к входу регулируемого источника 5 посто нного тока. Выход последнего подключен к входным электродам б, 7 датчика Холла, которые подключены к прибору 8 дл  измерени -«апр жени , причем во входную цепь датчика Холла включен прибор 9 дл  измерени  тока.The device contains a measuring probe 1 with a Hall sensor 2, the output electrodes 3, 4 of which are connected to the input of an adjustable source 5 of direct current. The output of the latter is connected to the input electrodes b, 7 of the Hall sensor, which are connected to the device 8 for measuring - "April", and the device 9 for measuring the current is included in the input circuit of the Hall sensor.

Работа данного устройства заключаетс  в следукщем.The operation of this device is as follows.

При подключении выхода регулируемого источника 5 посто нного тока к входным электродам б j 7 датчика 2 Холла во входной цепи датчика Холла протекает ток Т, и в отсутствие магнитного пол  напр жение на выходных электродах 3, 4 датчика Холла , а следовательно, и на входе регулируемого источника посто нного тока равно нулю. При помещении измерительного зонда 1 в объем, в котором необходимо измерить магнитное поле В и температуру Т, на выходных электродах датчика Холла по вл етс  напр жение, величина которого может быть определена из формулыWhen the output of the regulated constant current source 5 is connected to the input electrodes b j 7 of the Hall sensor 2, a current T flows in the input circuit of the Hall sensor, and in the absence of a magnetic field, the voltage on the output electrodes 3, 4 of the Hall sensors, and hence on the input DC source is zero. When a measuring probe 1 is placed in a volume in which the magnetic field B and temperature T are to be measured, a voltage appears on the output electrodes of the Hall sensor, the value of which can be determined from the formula

,Ст)1бх, , St) 1bh,

шsh

толщина активной пластигдеactive plastigde thickness

с ны датчика Холла-, . Ry(T) - посто нна  Холла, завис ща  от температуры; входной Ток датчика 2 with us Hall sensor-,. Ry (T) is the Hall constant, depending on temperature; Input Current Sensor 2

ЬУ Холла;BY Hall;

вat

индукци  магнитного пол Это напр жение поступает на вход регулируемого источника 5 посто нного тока, что приводит к увеличению входного тока датчика Холла. Увеличение входного тока датчика Холла приводит,во-первых, к увеличению напр жени  на электродах 3,4 и на входе регулируемого источникаmagnetic field induction This voltage is fed to the input of an adjustable source 5 of direct current, which leads to an increase in the input current of the Hall sensor. An increase in the input current of the Hall sensor leads, firstly, to an increase in the voltage across the electrodes 3.4 and at the input of an adjustable source

посто нного тока, что вызывает дальнейшее увеличение входного тока, во-вторых, к увеличению мощности, рассеиваемой на датчике Холла,что влечет за собой повышение его температуры . Поскольку измер ема  температура всегда ниже температу- ры инверсии проводимости, то процесс увеличени  температуры активной пластины датчика Холла продолжаетс  до тех пор, пока температура активной пластины не станет равной температуре инверсии проводимости,при которой посто нна  Холла равна нулю. Напр жение на электродах 3, 4 и на входе регулируемого источника 5 посто нного тока также становитс  равным нулю. Изменение входного тока прекращаетс . В случае, если температура активной пластины датчика 2 -Холла превысит температуру инверси проводимости, на выходных электродах 3,4 и на входе регулируемого источника посто нного тока по вл етс  напр жение противоположного знака, что вызывает уменьшение входного тока датчика Холла. Уменьшение входного тока датчика- Холла продолжаетс  до тех пор, пока напр жение на электродах 3,4 и на входе регулируемого источника 5 посто нного тока не станет равным нулю, т.е. до тех пор пока температура активной пластины датчика Холла не станет равной температуре инверсии проводимости. Таким образом, это состо ние, при котором температура активной пластины датчика Холла равна температуре инверсии проводимости,  вл етс  устойчивым . Величина входного тока,при которой достигаетс  это состо ние, зависит от температуры среды.direct current, which causes a further increase in the input current, and secondly, an increase in the power dissipated on the Hall sensor, which entails an increase in its temperature. Since the measured temperature is always lower than the conduction inversion temperature, the process of increasing the temperature of the active plate of the Hall sensor continues until the temperature of the active plate becomes equal to the temperature of the inversion of conductivity at which the Hall constant is zero. The voltage across the electrodes 3, 4 and at the input of the controlled constant current source 5 also becomes zero. The change in input current is stopped. If the temperature of the active plate of the 2-Hall sensor exceeds the conduction inversion temperature, a voltage of opposite sign appears at the output electrodes 3.4 and the input of the regulated DC source, which causes a decrease in the input current of the Hall sensor. The decrease in the input current of the sensor-Hall continues until the voltage at the electrodes 3.4 and at the input of the controlled constant-current source 5 becomes zero, i.e. until the temperature of the active plate of the Hall sensor becomes equal to the temperature of the inversion of conductivity. Thus, this state in which the temperature of the active plate of the Hall sensor is equal to the conduction inversion temperature is stable. The magnitude of the input current at which this state is reached depends on the temperature of the medium.

За единицу времени от активной пластины датчика Холла отводитс  количество теплоты dTPer unit of time, the amount of heat dT is removed from the active plate of the Hall sensor

(2)(2)

.н-;.n-;

5 где S5 where s

-поверхность активной пластины;-the surface of the active plate;

-коэффициент теплопроводKT ности;-the coefficient of heat conduction;

dTdT

- градиент температуры, - temperature gradient

с4Й1 та  рассто ние-от поверхности активной пластины датчика Холла до поверх ости  змеритвльного зонда 1 достаточно малым, а также принима , что температура на поверхности измерительного зонда совпадает с температурой среды, определ ют градиент темпер51турыThe distance from the active plate of the Hall sensor to the surface of measuring probe 1 is sufficiently small, and also taking the temperature on the surface of the measuring probe to coincide with the temperature of the medium, determine the temperature gradient

dT То-ТdT THAT

(2.)(2.)

1one

dx ddx d

где Ид - температура активной пластины датчика Холла d - рассто ние от поверхности активной пластины датчика Холла до поверхности изме тельного зонда.where Id is the temperature of the active plate of the Hall sensor d is the distance from the surface of the active plate of the Hall sensor to the surface of the measuring probe.

Учитыва , что активна  пластина датчика Холла имеет форму параллелепипеда , а также счита , что градиент температуры посто нен;по поверхности пластины и определ етс  формулой (3), получают, что количество теплоты, отводимой со всей поверхности пластины за единицу времени,Taking into account that the active plate of the Hall sensor has the shape of a parallelepiped, and also considering that the temperature gradient is constant; over the surface of the plate and determined by formula (3), it is obtained that the amount of heat removed from the entire surface of the plate per unit time

о-. Тр-тabout-. Tr-t

(I

-S.-S.

d d

С другой стороны, количество выдел  мой теплотыOn the other hand, the amount of my heat

V bX b 151V bX b 151

где Uj,x - входное напр жение датчика Холла.where Uj, x is the input voltage of the Hall sensor.

В установившемс  состо нии температура активной пластины датчика Холла равна температуре инверсии проводимости, а количество отводимо теплоты равно количеству вьвдел емой теплоты, откудаIn the steady state, the temperature of the active plate of the Hall sensor is equal to the temperature of the inversion of conductivity, and the amount of heat withdrawn is equal to the amount of heat absorbed, where

(6) Температура среды оказываетс  линейной функцией входной мощности датчика Холла:  (6) The medium temperature is a linear function of the input power of the Hall sensor:

,, i) где f} - коэффициент.,, i) where f} is the coefficient.

Посто нные Т, и могут быть определены экспериментально дл  каждого измерительного зонда путем градуировки его. Таким образом,измер   с помощью прибора 8 входное напр жение, а с помощью прибора 9 .входной ток датчика Холла, из формулы (7) получают значение измер  мой температуры. Вычисл   поThe constants T, and can be determined experimentally for each measuring probe by calibrating it. Thus, measuring the input voltage with the help of the device 8, and using the device 9. The input current of the Hall sensor, from the formula (7) get the measured temperature value. Calculated by

измеренным значени мmeasured value

и иand and

ЧхXx

ЬХBx

входное сопротивление датчика, по кривой на фиг.2 определ ют индукцию магнитного пол .The input impedance of the sensor, the curve in figure 2 determine the induction of the magnetic field.

Поскольку температура инверсии проводимости полупроводников р-типа не зависит от индукции магнитного пол , то благодар  этому исключаетс  погрешность в измерении температуры, обусловленна  магнитным полем и достигаетс  повышение точности измерени  температуры.Since the conduction inversion temperature of p-type semiconductors does not depend on the magnetic field induction, due to this, the error in temperature measurement due to the magnetic field is eliminated and the temperature measurement accuracy is improved.

Claims (2)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  измерени  индукции магнитного пол  и температуры, содержащее датчик Холла в теплоизолирующем кожухе и регистрирующие приборы, отличаю.щеес  тем, что, с Целью повышени  точности измерений, оно снабжено регулируемым источником посто нного тока, выход которого подключен к токовым, а вход - к холловским электродам датчика Холла.A device for measuring the induction of a magnetic field and temperature, which contains a Hall sensor in a heat-insulating housing and recording devices, characterized in that, with the Purpose of improving the measurement accuracy, it is equipped with an adjustable DC source, the output of which is connected to current and Hall Electrodes Hall Sensor. 2. Усггройство по п. 1, о т л ичающ .еес  тем, что датчик Холла выполнен в виде полупроводникового , кристалла р-типа, в котором точка температурной инверсии проводимости выше верхней границы диапазона измер емых температур.2. The device according to claim 1, which is based on the fact that the Hall sensor is made in the form of a semiconductor, p-type crystal, in which the point of temperature inversion of conductivity is above the upper limit of the range of measured temperatures. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination 1.Авторское свидетельство СССР № 488168, кл. G 01 R 33/06, 1973.1. USSR author's certificate number 488168, cl. G 01 R 33/06, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР 469196, кл. G 01 R 33/06, 1973.2. Authors certificate of the USSR 469196, cl. G 01 R 33/06, 1973.
SU782629536A 1978-06-19 1978-06-19 Device for measuring magnetic field inductance and temperature SU763823A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782629536A SU763823A1 (en) 1978-06-19 1978-06-19 Device for measuring magnetic field inductance and temperature

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782629536A SU763823A1 (en) 1978-06-19 1978-06-19 Device for measuring magnetic field inductance and temperature

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU763823A1 true SU763823A1 (en) 1980-09-15

Family

ID=20770512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782629536A SU763823A1 (en) 1978-06-19 1978-06-19 Device for measuring magnetic field inductance and temperature

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU763823A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU763823A1 (en) Device for measuring magnetic field inductance and temperature
RU2676821C1 (en) Temperature measuring device
US2673326A (en) Apparatus and method for testing magnetic material
SU90237A1 (en) The method of determining the heat-conducting properties of materials
SU830149A2 (en) Sensor for discrete measuring and indicating of cryogenic temperatures
SU783730A1 (en) Device for temperature compensation of hall sensors
SU870976A1 (en) Device for measuring temperature primarily in magnetic fields
SU1422024A2 (en) Temperature-measuring device
SU892236A2 (en) Device for measuring temperature
SU104825A1 (en) Method for measuring small alternating currents and voltages compensation methods
RU2008638C1 (en) Method of and device for compensating temperature error of strain gage transducer
JPS5923369B2 (en) Zero-level heat flow meter
SU849117A1 (en) Magnetic field measuring probe
SU987417A1 (en) Device for measuring temperature
SU1275240A1 (en) Method of measuring pressure and device for effecting same
SU565220A1 (en) Temperature sensor thermal element
RU2073877C1 (en) Method for thermostatic temperature control of hall-effect transducer
SU1684642A1 (en) Device for lateral thermal protection of specimens in thermal physics studies
Thomas et al. LXVI. The determination of specific heats by an eddy current method.—Part II. Experimental
GB1433803A (en) Fouling measuing device
SU618647A1 (en) Thermal level gauge
SU712692A1 (en) Device for measuring substance temperature
SU565221A1 (en) Temperature measuring device
SU1624278A1 (en) Device for compensating temperature effect on free ends of termoelectric transducer
SU1029011A1 (en) Device for measuring medium parameters