RU1774296C - Устройство дл измерени магнитного пол - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике магнитных измерений и может быто использовано в приборах и устройствах измерени  магнитной индукции посто нного или медленно мен ющегос  магнитного пол . Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расширение диапазона измер емых магнитных полей. Цель достигаетс  тем, что в устройство введены последовательно соединенные дифференцирующа  цепь, компаратор напр жени , формирователь импульсов синхронизации и D-триггер, а также формирователь пр моугольных симметричных импульсов 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к технике магнитных измерений и может быть использовано в приборах и устройствах измерени  магнитной индукции посто нного или медленно мен ющегос  магнитного пол .

Цель изобретени  - повышение точности и расширение диапазона измерений.

На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг 2 - временные диаграммы работы его функциональных узлов.

Устройство (фиг 1) содержит генератор 1 возбуждени , питающий двухпол рным током треугольной формы д (см. фиг,2а) соленоидальную катушку 2, внутри которой установлен тонкопленочный магни- торезистивный элемент (МРЭ) 3 из железоникелевого сплава, нанесенный на подложку (на фигурах не показана) МРЭ 3 включен в схему четырехплечевого рези- стивно-магниторезистивного моста 4 (остальные плечи - резисторы R1 и R2), который питаетс  от источника 5 посто нного тока. Измерительна  диагональ моста 4 подключена к входу усилител  6, к выходу

которого подключена дифференцирующа  цепь 7, а ее выход подключен к одному из входов компаратора 8, на другой вход которого подаетс  посто нное опорное напр жение Don. К выходу компаратора 8 подключен формирователь 9 импульсов синхронизации, выход которого подключен к входу синхронизации D-триггера 10, выходы D-триггера 10 подключены к входам регистрирующего прибора 11. Информационный вход D-триггера подключен к выходу формировател  12 пр моугольных симметричных импульсов, вход которого подключен к выходу генератора 1 возбуждени .

Устройство работает следующим образом .

Генератор 1 питает двухпол рным током треугольной формы соленоидальную катушку 2, вследствие чего внутри ее создаетс  переменное магнитное поле Нд, имеющее такую же временную зависимость , как и д(см. фиг.2а). Амплитуда тока выбираетс  такой, чтобы амплитуда пол  Нт

Ё

VJ XI N ГО

ю о

была больше значени  пол  анизотропии Нк (фиг. 2а), при котором наступает насыщение магниторезистивной характеристики тонкопленочного МРЭ 3. Благодар  этому, как видно из фиг.26, МРЭ большую часть времени периода Т находитс  в состо нии насыщени  (и его сопротивление минимально ), а в моменты времени ti, t2, тз, t4, когда напр женность пол , действующа  на МРЭ 3, равна нулю, он выходит из состо ни  насыщени , и его сопротивление возрастает. Очевидно, что пи такому же закону изменени  сопротивлени  МРЭ при неизменности тока через МРЭ 3, которое обеспечиваетс  выбором соотношений плеч R1, R2 моста 4, измен ютс  падение напр жени  на МРЭ и выходное напр жение моста 4 A Dm, в который включен МРЭ 3. (Конденсатор С на фиг.1 включен дл  исключени  падени  напр жени  полезного сигнала на резисторе R2). Поэтому фиг.26 иллюстрирует не только изменение сопротивлени  МРЭ 3, но главным образом выходное напр жениерезистивно-магни- торезистивного моста 4.

При отсутствии посто нного (измер емого ) пол  Н А Н 0 (см. фи г.2а, графа Т) момент равенства пол  нулю (ti, t2, t3- t) следует равномерно через каждый пол периода частоты возбуждени  (РВозб 1/Т), При действии посто нного магнитного пол  с напр женностью, например, равной Н АН (см. фиг.2а, графа II), равномерность следовани  этих моментов времени нарушаетс : моменты ti и t2 расход тс  на некоторую величину 2 At, а г и ts сближаютс  на эту же величину. При действии посто нного пол  такого же значени , но противоположной пол рности Н - Л Н, картина становитс  противоположной (см. фиг.2а, графа ). Легко показать, что временное смещение моментов ti..., t4 св зано со значением посто нного пол  А Н зависимостью

A.-JАНг

Нт

т.е. при треугольной форме пол  катушки 2 между At и А Н имеетс  пр ма  пропорциональность и соответствие направлений перемещени  моментов ц,.. , t4 направлени м действи  пол  АН.

Усилитель 6 усиливает и инвертирует напр жение моста AUm (см. фиг.2 б, в) и с выхода усилител  6 напр жение Uy поступает на вход дифференцирующей цепи 7, котора  предназначена дл  более четкого выделени  и фиксировани  моментов ti. ..,

t4 (см. фиг.2г). С выхода дифференцирующей цепи 7 напр жение идц поступает на вход компаратора 8, а с его выхода напр жение UK подаетс  на вход формировател  9 импульсов синхронизации, который формирует короткие импульсы синхронизации 1)фси с фронтами, наиболее точно фиксирующими

моменты времени ti т.4 (см. фиг.2д, е).

Импульсы ифси с выхода формировател  9

импульсов синхронизации поступают на вход синхронизации D-триггера 10. К выходу генератора 1 возбуждени  подключен формирователь 12 пр моугольных симметричных импульсов, формирующий импульсы ифи, показанные на фиг,2ж. Видно, что уровню логической 1 этих импульсов соответствуют изменени  значений пол  Нд от - Нт к +Нт, а логическому О - переходы от +Hm i -Hm. Эти импульсы поступают на

информационный вход D-триггера 10, с помощью которого временные последовательности коротких импульсов ифси преобразуютс  в последовательности импульсов (на выходах триггера) UTp и Llfp , модулированные по ширине в соответствии с зависимостью (1) (см. фиг.2к,л).

Очевидно, что средние значени  им- пульсных напр жений UTp и Ufp на выходах Q и Q (при неизменной их амплитуде)

пропорциональны значени м 2 At, а следовательно , и А Н. К выходам D-триггера 10 подключено устройство представлени  информации - регистрирующий прибор 11, реагирующее на разность средних значений

напр жений Ucp (см. рис.2м), поступающих с выходов Q и Q D-триггера 10, котора  пропорциональна измер емому посто нному полю АН, т.е.

UCp Ki At KAH,

где К, Ki - коэффициенты пропорциональности . Таким образом, преобразователь обеспечивает линейную зависимость выходного напр жени  от измер емого магнитного пол .

Claims (2)

1. Устройство дл  измерени  магнитного пол , содержащее генератор возбуждени , подключенную к нему соле- ноидальную катушку, в которой размещен

тонкопленочный магниторезистивный элемент , включенный в мостовую резистивно- магниторезистивную схему, питаемую от источника посто нного тока, подключенный к измерительной диагонали моста усилитель

и регистрирующий прибор, отличающеес  тем. что, с целью повышени  точности и расширени  диапазона измерений устройство дополнительно введены последовательно соединенные дифференцирующа  цепь, компаратор напр жени , формирователь импульсов синхронизации и D-триггер, а также формирователь пр моугольных симметричных импульсов, вход которого подключен . выходу генератора возбуждени , выход - к информационному

входу D-триггера, а вход дифференцирующей цепи соединен с выходом усилител ,

2. Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что генератор возбуждени  выполнен в виде генератора токовых импульсов треугольной формы.

Фие.1