Claims (2)
Изобретение относитс к измерительной технике и может использоватьс в магнитометрии дл измерени индукции магнитного пол и топографии магни-рного пол в узких зазорах, например в зазорах уплотнений на основе магнитно жидкости. Известны миниатюрные кристаллические преобразователи Холла из нитевидных кристаллов антимонида инди , имеющие малые геометрические размеры и обладающие более высокой временной и тй 1пературной стабильностью всех пар метре, а также высокой механической прочности D-J. Однако такие устройства имеют недос таточную точность измерений. Наиболее близким к предлагаемому . по технической сущности и достигаемому эффекту вл етс магнитометр, содержащ измерительный зонд с датчиком Хоппа и катушкой, регулируемый источник посто нного тока, источник переменного тока. преобразователь напр жени , фильтр и ре гистрируюший прибор Г2. Недостатком известного устройства вл етс то, что напр жение электромагнитной наводки, воэникаемое на электродах катушки, поступает на вход преобразовател напр жени и приводит к изменению управл ющего тока датчика Холпа, а следовательно , к снижению точности измерений . Кроме того, необ содимость уста новки на измерительном зонде катушки приводит к увеличению геометрических размеров зонда и не позвол ет производить измерени в узких (менее 1 мм) зазорах . Цель изобретений - повышение точности измерений магнитных, полей в узких зазорах. Поставленна цель достигаетс тем, что в магнитометре, со ержаща взмер тельный зонд с датчиками измерени магнитной индукции и термOKtnrfneнее ии , два регулируемых источника посто нного тока, к которым подключены входные электроды обоих датчиков соответс1вен- но, и регистрирующий прибор, введен блок ГОмерени отношени напр жений, входы которого подключены к выходным эпек-рродам датчиков, а выход - к регулируемому источнику посто нного тока датчика измерени магнитной индукции, при этом датчики выполнены из нитевидных кристаллов, а измерительна часть зонда из медной фольги, при этом в месте расположени датчиков выполнен пррдольный паз, глубина которого превышает высоту датчика. На фиг. 1 схематически представлен измерительный зонд, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - функиио-. нальна схема магнитометра. Магнитометр содержит измерительный зонд 1, выполненный в виде пластины 2. К нижней части конца пластины 2 подпа на полоска 3 . медной фольги, ширина которой равна ширине этой пластины. К верхней.части пластины 2подпа но две полоски 4 и 5 фопьги, ширина которых равна одной трети ширины пластины. Свободный конец полоски фольги спа н со свободными концами полосок 4 и 5 фольги так, что образуетс продольный паз, внутри которого установлен датчик 6измерени магнитной индукции,.и датчи 7тэрмокомпенсации. . Датчик 6 измерени магнитной индукции представл ет собой датчик Холла, изготовленный из нитевидного кристалла, например антимонида инди , и обладает высокой Чувствительностью к магнитному полю, при этом имеет большой температу рный коэффициент выходного сигнала, Да-п чик 7 термокомпенсации также выполнен в виде датчика Холла из нитевидного крис талла, например антимонида инди , однако обладает слабой чувствительностью к т«у1пературе и к магнитному полю. Такое отношение между чувствительностью датчиков- 6 и 7 к магнитному полю и температурным дрейфам выходного напр жени достигаетс благодар тому, что датчик 6 измерени магнитной индукции иэготовпен из нитевидного кристал ла антимонида инди , специально легированного , и поэтому имеющего низкую кониентрагтю свободных носителей тока (« ), а датчик 7 термокомпен сации изготовлен из ннт идного кристалла антимоница инди , легированного в про цессе роста, так, что концентраци свобод ных носителей тока составл ет 5- Ю см. Благодар применению ни84 34 евидных кристаллов размеры датчиков и 7 малы. Выходные электроды 8 и 9 датчика измерени магнитной индукции и выодные электродЬ 10 и 11 датчика 7 ермокомпенсации подключены к входу лока 12 измеревшл отношени напр жений. ыход блока 12 подключен к входу регуируемого источника 13 посто нного тока, выход которого подключен квходным элект одам 14 и 15 датчика 6 измерени агнитной индукции. Входные электроды , 16 и 1 7 датчика 7 подключены к регули руемому источнику 18 посто нного тока, а регистрирующий прибор 19 подключен к выходным электродам 8 и 9 датчика 6. Устройство работает следующим образом . Измерительный зонд 1 помещаетс своей концевой частью в зазор, в котором необходимо измерить магнитную индукшпо . Благодар конструкции измерительного зонда 1 и применению нитевидных кристаллов дл изготовлени датчиков 6 и 7 концева часть измерительного зонда имеет малую толщину, что позвол ет производить измерени в зазорах пор дка 0,1 мм. При наличии в зазоре магнитного пол на выходных электродах 8 и 9 датчика 6 измерени магнитной индукции и выходных электродах 1О и И датчика 7 термокомпенсации возникают напр жени U и (J соответственно. Эти напр жени поступают на вход блока 12 измерени отношени напр жений, на выходе которого возникает сигнал, пропорциональный отношению напр жений LL .Ми где - коэффициент передачи блока 12. Напр жение Ц , поступа на вход регулируемого источника 13 посто нного тока, вызывает изменение выходного тока, протекающего через входные элект роды 14 и 15 датчика 6 измерени магнитной индукции, что, в свою очередь, приводит к изменению напр жени на его выходных электродах 8 и 9 и к последующему изменению напр жени на выходе блока 12 измерени отношени напр жеНИИ . Процесс изменени тока будет продолжатьс до тех пор, пока на выходе блока 12, а следовательно, на входе регулируемого источника псх:то нного тока не установитс определенное значение напр жени U/j , при этом напр жени Uj и UT соответственно равны. и, к,(т)в y,.(T)72-6 где k( т) -удельна чувствительность датчика 6 измерени магни ной индукции (величина, сил но завис ща от T«v nepajry -удельна чувствительность датчика 7 терм оком пенс ации (величина, не завис ща от температуры ); ток, протекающий через эл роды 14 и 15 датчика 6; ток, протекающий через эл троды 16 и 17 датчика 7,-индукци иамер ииого маг- нитного пол . Подставл выражени (2) и (З) в формулу (l) и учитыва , что .в уста вившемс состо нии и UQ , находим -, - УО Ка Ш) а Изменение температуры приводит к изменению удельной чувствительности датчика 6, а следовательно, и к изменению напр жени U. . Напр жение U2 на выходных электродах Юн 11 датчика 7 от температуры не зависит , поэ тому изменение температуры приводит к тому, что напр жение на выходе блока 12 измерени отношени напр жений становитс отличным от UQ , что вызыв ет изменение тока, протекающего через входные электроды 14 и 15, в результате чего изменитс напр жение на выходных электродах 8 и 9 датчика 6 намерени магнитной индукции. Процесс будет продолжатьс до тех пор, пока на выходе блока 12 не установитс первона чальное значение напр жени UQ , при этом ток, протекающий через входные электроды 14 и 15 датчика 6 будет так же определ тьс по формуле (4), Подставл формулу (4) в выраж ние (2), находим, что напр жение U , посту па ем ое на вход регистрирующего прибора 19, равно .а j Из формулы (5) находим, что чувствительность магнитометра к магнитному полю равна ML- Jlei/ -, (То) (6) ав i- к гдeK(TpV значение удельной чувствительности датчика 6 при некоторой температуре Т Из формулы (6) следует, что чувствительность магнитометра к магнитному полю определ етс чувствительностью датучика 6 измерени магнитной индукции. Температурный коэффициент выходного сиг нала -1 эи Uo „ 1 ака Уо 1 3Uu /т,л 7 К т эт определ етс температурным коэффициентов выходного сигнала датчика 7 термоком пенсации. Таким образом, в предлагаемом устройстве ссжмещаетс высока чувствительность к магнитн(жгу полю с низким температурным коэффициентом. Формула изобретени Магнитометр, содержащий тамеритвпыный зонд с датчиками измерени магнитной индукции и термокомпенсации, два регулируемых источника посто нного тока, к котчэрым подключены входные электроды обоих датчиков соответственно, и регистрирующий прибор, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени , в него введен блок измерени отношени напр жений, входы которого подключены к выходным электродам датчике, а выход- к регулируемому источнику посто нного тока датчика измерени магнитной индукции, при этом датчики выполнены из нитевидных кристаллов, а измерительна часть онда из медной фольги, при этом в месте асположени датчиков выполнен продопь 1й паа, глубина которого превышает ысоту датчика. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Петрушко И. А. и Шелкин А. П. иниатюрные преобразователи Холла дл пределени топографии магнитного пол . Автометри , 19 7О, с. 55-56. The invention relates to a measuring technique and can be used in magnetometry to measure magnetic field induction and magnetic field topography in narrow gaps, such as gaps of seals based on a magnetic fluid. The miniature crystalline Hall transducers from threadlike crystals of indium antimonide india are known, having small geometrical dimensions and possessing a higher temporal and thermal stability of all pairs of meters, as well as high mechanical strength D-J. However, such devices have insufficient measurement accuracy. Closest to the proposed. the technical essence and the achieved effect is a magnetometer, containing a measuring probe with a hopp sensor and a coil, an adjustable direct current source, an alternating current source. voltage converter, filter, and G2 device. A disadvantage of the known device is that the voltage of the electromagnetic pickup, which arises on the coil electrodes, enters the input of the voltage converter and leads to a change in the control current of the Holp sensor, and consequently, to a decrease in the measurement accuracy. In addition, the optional installation on the measuring probe of the coil leads to an increase in the geometric dimensions of the probe and does not allow measurements in narrow (less than 1 mm) gaps. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements of magnetic fields in narrow gaps. The goal is achieved by the fact that, in a magnetometer, containing a measuring probe with sensors for measuring magnetic induction and thermocouples, two adjustable DC sources to which the input electrodes of both sensors are connected, respectively, and a registering device are inserted. the inputs are connected to the output samples of the sensors, and the output is to an adjustable DC source of the magnetic induction measurement sensor, while the sensors are made of threadlike crystals, and ritelna probe portion of the copper foil while at the sensor location is made stable longitudinal groove, whose depth exceeds the height of the sensor. FIG. 1 is a schematic representation of a measuring probe; FIG. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 - functions. The scheme of the magnetometer. The magnetometer contains a measuring probe 1, made in the form of plate 2. To the lower part of the end of the plate 2 podp on strip 3. copper foil whose width is equal to the width of this plate. To the upper part of the plate are 2 sub pads but two strips 4 and 5 of fopy, the width of which is equal to one third of the width of the plate. The free end of the strip of foil is spa n with the free ends of strips 4 and 5 of the foil so that a longitudinal groove is formed, inside which a sensor 6 for measuring the magnetic induction, and sensor 7 for thermocompensation is installed. . The sensor 6 for measuring the magnetic induction is a Hall sensor made of a threadlike crystal, such as indium antimonide, and has a high sensitivity to a magnetic field, while it has a large temperature coefficient of the output signal. Yes 7 thermal compensation is also made in the form of a Hall sensor from a thread-like crystal, such as indium antimonide, however, has a low sensitivity to temperature and to the magnetic field. This relationship between the sensitivity of the sensors 6 and 7 to the magnetic field and the temperature drifts of the output voltage is due to the fact that the sensor 6 measures the magnetic induction and is prepared from an indium antimonide filamentous crystal, which is specially doped and therefore has a low free carrier ()) , and the thermocompensation sensor 7 is made of an nt-like crystal of antimonite indium doped during the growth process, so that the concentration of free current carriers is 5 to 10 cm. Thanks to There are 34 34 Evid crystals, sensor sizes and 7 are small. The output electrodes 8 and 9 of the magnetic induction measurement sensor and the output electrodes 10 and 11 of the Thermocompensation sensor 7 are connected to the input of the local area 12 and the voltage ratio is determined. The output of the unit 12 is connected to the input of the regulated direct current source 13, the output of which is connected to the input electrodes 14 and 15 of the sensor 6 measurement of agnitive induction. The input electrodes 16 and 1 7 of the sensor 7 are connected to the controlled source 18 of the direct current, and the recording device 19 is connected to the output electrodes 8 and 9 of the sensor 6. The device operates as follows. The measuring probe 1 is placed with its end part in the gap, in which it is necessary to measure the magnetic induction. Due to the design of the measuring probe 1 and the use of whiskers for the manufacture of sensors 6 and 7, the end portion of the measuring probe has a small thickness, which allows measurements in the gaps of the order of 0.1 mm. If there is a magnetic field in the gap on the output electrodes 8 and 9 of the magnetic induction measurement sensor 6 and the output electrodes 1O and AND of the thermal compensation sensor 7, the voltages U and (J, respectively) appear. which produces a signal proportional to the ratio of the voltages LL. M where where is the transfer coefficient of the block 12. The voltage C, entering the input of the regulated constant current source 13, causes a change in the output current flowing through the input electrodes 14 and 15 of the magnetic induction measurement sensor 6, which in turn leads to a change in voltage at its output electrodes 8 and 9 and a subsequent change in voltage at the output of the voltage ratio measuring unit 12. The current will continue to change , while at the output of block 12, and consequently, at the input of the adjustable psx source: of this current, a certain value of the voltage U / j is not established, while the voltages Uj and UT are respectively equal. and, k, (t) in y,. (T) 72-6 where k (t) is specific sensitivity of sensor 6 for measuring magnesium induction (magnitude, but depending on T v v nepajry, specific sensitivity of sensor 7 in terms of Pensations (value not dependent on temperature); the current flowing through the electrodes 14 and 15 of sensor 6; the current flowing through the electrodes 16 and 17 of the sensor 7 is induction of the magnetic field and replaced by expressions (2) and (3) in the formula (l) and taking into account that in the established state and UQ, we find -, - UO Ka III) and a change in temperature leads to a change in the specific sensitivity of sensor 6, and consequently, a change in the voltage U.. The voltage U2 at the output electrodes Yun 11 of the sensor 7 does not depend on temperature, therefore the temperature change causes the voltage at the output of the voltage ratio measurement unit 12 to become different from UQ, which causes a change in the current flowing through the input electrodes 14 and 15, resulting in a change in voltage at the output electrodes 8 and 9 of the magnetic induction intention sensor 6. The process will continue until the initial value of the voltage UQ is established at the output of the block 12, and the current flowing through the input electrodes 14 and 15 of the sensor 6 will also be determined by the formula (4). Substituted the formula (4) in expression (2), we find that the voltage U, applied to the input of the registering device 19, is .a j From formula (5) we find that the sensitivity of the magnetometer to the magnetic field is ML- Jlei / -, ( ) (6) Av i- to where k (TpV value of the specific sensitivity of sensor 6 at a certain temperature T From the formula (6) that the sensitivity of the magnetometer to the magnetic field is determined by the sensitivity of the magnetic induction measurement sensor 6. The temperature coefficient of the output signal -1 ei Uo „1 aka Uo 1 3Uu / t, l 7 K r et is determined by the temperature coefficients of the output signal of the sensor 7 of thermal condensation. Thus, in the proposed device, a high sensitivity to magnetic field (burn to a field with a low temperature coefficient) is displaced. A magnetometer comprising a tamerite probe with sensors for measuring magnetic induction and temperature compensation, two adjustable DC sources, the input electrodes of both sensors, respectively, are connected to the catcher, and a recording device, different in that a block is inserted into it voltage ratio measurement, the inputs of which are connected to the output electrodes of the sensor, and the output to an adjustable DC source of the magnetic induction measurement sensor, and yes snips made of whiskers, and the measuring part Foundation of copper foil, at the location of sensors configured aspolozheni prodop 1st PAA whose depth exceeds Height of sensor. Sources of information taken into account in the examination 1. Petrushko I. A. and Shelkin A. P. Iniature Hall transducers to determine the topography of the magnetic field. Avtometri, 19 7O, p. 55-56.
2. Авторское свидетельство СССР 631827, кл. GO1R 33/06, 1978.2. USSR author's certificate 631827, cl. GO1R 33/06, 1978.
1one
Фиъ. 1Fi. one
Л-АLA
115 J115 J
7 67 6