Безопасность

Главная » Периодика » Безопасность

0 ... 29 30 313233 34 35 ... 57

б) вид управляющего тоКа;

в) выбор полупроводникового материала с оптимальными температурными, магнитными и электрическими свойствами;

г) соотношения размеров датчика Холла;

д) оптимальная компенсация остаточного напряжения, изменений температуры среды, влияния посторонних магнитных полей, а также напряжений, индуктированных в «петлях» (только при переменных и импульсных полях);

е) оптимальный выбор поддиапазонов изменений;

ж) все условия линеаризации характеристики выходного напряжения датчика Холла;

з) способ измерений Uy и градуировка прибора;

и) при измерении малых полей - оптимальная конструкция и влияние концентраторов;

к) при измерении самых малых полей - шумы.

Измерения с точностью выше 17о являются относительно редкими и требуют дополнительно высокой стабилизации управляющего тока, термостатирования датчика Холла или его работы в очень узких пределах температуры (15-25°С), компенсационного метода измерения напряжения Холла,

13-2. ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКЦИИ (НАПРЯЖЕННОСТИ) ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОПЯ1

Принцип измерения индукции магнитного поля следует просто из основной формулы напряжения Холла. Так как для данного датчика Холла с = const и Rh~ = const, то, пренебрегая влиянием поправочной функции Он{а/Ь; s/a; В) при сохранении /oc = const, получаем:

Uy = kB, (13-2)

т. е. напряжение Холла Uy прямо пропорщиональио индукции магнитного поля в направлении, перпендикулярном плоскости датчика Холла, причем

к = Ян1х/с. (13-3)

При измерениях переменного поля, когда управляющий ток является постоянным или, наоборот, когда поле постоянно, а управляющий ток переменный, а также

Так как в этой главе идет речь о приборах, служащих для измерения магнитного поля в воздухе, то измерители магнитной индукции ничем не отличаются от измерителей напряженности поля, кроме названия и обозначения единиц. В этом разделе пользуемся полной взаимозаменяемостью названий.

при измерении переменного поля с помощью переменного управляющего тока формула (13-2) будет содержать факторы, зависящие от частоты и фазы поля В или напряжения Uy.

Ниже осуществлен обзор схем приборов на основе датчиков Холла для измерения индукции магнитного поля. В табл. 13-1 приведены важнейшие технические данные нескольких измерителей индукции магнитного поля. На рис. 13-6 дана простейшая схема однопредельного прибора на основе датчика Холла. Управляющий ток 1х берется от аккумулятора или сухой батареи Е и регулируется с помощью резистора а контролируется при помощи измерения падения напряжения на резисторе R2 прибором mV при положении переключателя Р в позиции 2. Резистор Rz служит для компенсации остаточного напряжения.

Первая схема для измерения напряженности магнитного поля, использующая эффект Холла в висмутовых пластинках в технических целях, была предложена в 1910 г. [Л. 375]. В этой работе исследованы зависимости напряжения Холла от размеров пластинки, величины управляющего тока, напряженности магнитного поля и температуры. Висмутовые пластинки (размером 1X28X68 мм) обладали сильной зависимостью напряжения Холла от температуры, а также четким максимумом напряжения Холла, который, например, при температуре +3\° С имел место при 5 000 э.

В 1926 г. Крэг 1[Л. 95] исследовал зависимость напряжения Холла в тонких висмутовых пластинках от малых напряжениостей поля, а именно в пределах 0,07- 1 э. Зависимость выходного напряжения от входного, начиная с 0,3 в, была линейной, а чувствительность пластинки составляла около 15 мкв/э.

Первым прибором с датчиком Холла в качестве измерителя иа-пряженности поля, который мог конкурировать с другими измерителями магнитного поля, был прибор, описанный Пирсоном и изготовленный в 11947 г. [Л. 371].

Схема прибора представлена на рис. 13-7. Германиевый датчик

Холла размером около 1X5X13 мм питается от сухой батареи 4,5 в. Управляющий ток величиной 18 ма устанавливается с помощью резистора /?з. Система резисторов Ri, R2 и Ri. а также батарея с напряжением 1,5 в служат для компенсации остаточного

Рис. 13-6. Простейшая схема измерителя индукции магнитного поля на датчике Холла.

Измерители напряженности магнитного поля на датчиках Холле

	Изготовитель (источник информации)	Институт Forster, ReutUngen (ФРГ) [Л. 386]
	Название, тип	Измеритель напряженности поля
	Название, тип	Тип 1521	Тип 1531	Тип 1541
	Измеряемая величина	Напряженность постоянного поля, тангенциальная составляющая напряженности поля в магнитных материалах		Напряженность и градиент напряженности постоянного поля, магнитная проницаемость
	Диапазон измерений	010; 20, 50.. . 20 ООО э в п-ти поддиапазонах	01; 2; 5... 20 ООО э в 14-1И поддиапазонах	0ч-1; 2; 5... 20 ООО э в (4-ти поддиапазонах, ц =1,0001-г-2
	Точность	1%; стабильность 1% за 2 ч	1%; в диапазонах 0-ы и 0-ь2 э -1.5%
	Датчик Холла	Фирма Siemens, тип ТС21
	а) Материал	InAs
	б ) Размеры датчика Холла, мм	1,5X3X0,1	1,5X3X0,1	1,5X3X0,1
	в) Размеры зонда, мм	3,7X10X20	3,7X10X20	3,7X10X20
	Индикатор	Магнитоэлектрический 50 мка, 2 620 ом, кл. 0.5, 100-0-100 дел. .	Магнитоэлектрический кл. 0,5, 30-0-120 дел.	Магнитоэлектрический, кл. 0,5
	Питание	Сеть 220 в. 50 ец, 117 в, 60 ац	Сеть 220 S, 50 гц, 117 е, 60 ац	Сеть 220 в, 50 гч, 117 в, 60 ец
	Размеры, мм	280X440X50
	ее, кг
	Разное	Генератор и ламповый усилитель, управляю/ций ток около 1 ООО ец; на выходе регистрирующий прибор; возможность расширения измерительного диапазона до 50 ООО э; эталонный магнит в 100 а	Разница" в сравнении с типом (521 заключается в помещении источника питания в отдельный корпус	Выполнен.;как тип 1531,"но с двумя датчиками

Таблица 13-1


Siemens-Hal ske AG Карлсруэ, ФРГ Л. 350)	Thomson-Houston Англия	Met га ЧССР [Л. 387]	F. W. Bell, Inc. 1356 Norton Avenue, Columbus, 12, Ohio, USA [Л. 385].
			Гауссметр
		Гауссметр	Модель 110	Модель 120
Напряженность постоянного поля	Напряженность постоянного поля	Напряженность (индукция) постоянного поля	Напряженность (индукция) постоянного поля	Напряженность (индукция) постоянного поля
0-0,5; 1; 2; 5; 10 и 20 кэ с концентраторами О-г-10 8	0-5; 10 и 25 кэ	0-ь2; 5 и 20 ка или 05; Ю и 20 кэ	0-ы; 3; 10... 30 ООО э в Ю-тн поддиапазонах	0-=-0,1; 0,3; 1... 30 000 э в 12-1И поддиапазонах
1,5%	Несколько процентов	2,5%	2% до 10 кэ	1% до 10 кэ
тип FA22			YA-147	1YA-47 Trans
InAs]	InSb		InAs	InAs
1X2X0,1		1,5X3
1ХЗХИ		1X3X50	3,3X0,5	3,3X0,5
Магиитоэлек-трическнй		Магнитоэлектрический, 100 мка
ПО н 220 е, 50 гц (внутренний аккумулятор)	Внутренняя плоская батарея 4,5 в	Внутреннее, 4,5 в	Внутренняя ртутная батарея 1 ач; время работы 100 ч	115/230 в; 50/60 гч
		80X164X186	117X203X276	178X 305 x 343
				7,25
Управляющий постоянный ток с максимальным значением 200 ма		Влияние температуры 2,5%/10° С, интервал температуры 0-7-4-50° С постоянный управляющий ток	Управляю1ций ток 5 кгц; транзисторный прибор , для, измерений на пряженности переменного поля ДС 400 гц с помощьк наруж1юго прибо ра (осциллографа) комплекта датчиков разной конструкции	Управляющий ток 1 кгц; измерение напряженности поля до 60 гц с П0М01ЦЬЮ наружного прибора (осциллографа)


F. W. Bell, Inc. 1356 Norton Avenue, Columbus, 12, Ohio, USA (Л. 385]			Институт метрологии им. Менделеева СССР 1Л. 565а]
Дифференциальный гауесметр	Гауесметр	Гауесметр	Гауесметр
Модель 240	Модель 300	Модель 350	ЭГ-1
Напряженность (индукция) постоянного поля	Напряженность (индукция) постоянного ПОЛЯ	Напряженность переменного поля с частотой 1030 ООО гц	Нзпряженно.;ть , (индукция) постоянного поля
0-,1; 0,3; 1... ЗООООэ в 12-ти поддиапазонах ,	0-ь0,3; 1; 3; 10 и 30 кэ и дополнительно 100 кэ	От О-ЬО, 1 до 3 кэ в 10 поддиапазонах; со специальным датчико\1 от 0-М М9 до (0 э	0; 100; 1 ООО; 5 ООО; 10 ООО и 20 ООО э
1% до 10 кэ	1% до 10 кэ 2,5% до 30 кэ		1.5%
Y--247	Т-ЗОЛЗ	Т-ЗГ01
In"s	InAs	InAs	n-Ge
			3X5X0,4
3,3X0.5	3,3X0,5		75X10X2,5.
			Магнитоэлектрический 100 мка, 1600 ом, кл. 0,5, 100 делений
115/230 в; 50/60 гц, 50 вт	117/234 в; 50/60 гц или внутренняя батарея 6 в
178X305X368	159X171X324		350 x 350 X 250
	"3.2
С1еи,пальное нгполненне, позволяющее 100 кратное рас-1ииренпе масп.-та--ба, что позволяет измерять маленькие из.менення поля			Управляющий ток ( ООО гц; рабочая температура 25 +10° С. ламповая схема

Продолжение табл. 13-1


Институт оспенных проблем техники Польской Академии HavK, ПНР 1Л. 434]	Объединенный институт ядерных исследований, СССР 1Л. 525]	СССР [Л. 568]	Институт приборостроения Академии наук, Берлин ГДР [Л. 223]	Лаборатория фирмы Bell, Telephone Л. 374]
Гауесметр	Магнитометр	Магнитометр	Измеритель магнитной	Измеритель напряженностн
HTS--.3		Е11-3 (ИМИ-3)	индукции	поля
Напряженность (индукция) постоянного ПОЛЯ	На чряженность (ИНД5КЦПЯ) посто-яниосо ноля; ра пределение напряжен ности поля, флюкуацин поля во вре.\;ени		Напряженность постоянного поля	Напряженность постоянного поля
0~(0; 100; 1 ООО и 10 ООО э	0,05-17 ООО а	100-М6 000 э	О-ьбООО; 10 000 и 20 000 э	04-5 000, 10 000 и 20 000 э
5%. 2,5%, 1% и 1%	1%±0 .05 э	±1.5%±1 э; ±0,3%/10" с	±2.5%	±2% до 8 ООО э ±9% при 20 000 э

ln"s	«-Ое	п-Ое	In"s
	17X2X0,6	2,7X2,7X0,4
	140X22X12	6X10X60 010x120
Магнитоэлектрический на напряжение 60 мкв, шкала 150 мм	Магнигоэлектри-ческнй 100 лка		Нулевой гальванометр	Магнитоэлектрический, 20 мка, 1 520 ом
Элемент 1,5 в		115/127/220 в -	Сухая батарея	Сухая батарея 4,5 в
330 X 230X130				150X140X130

Постоянный управляющий ток	Управляющий ток 2 500 гц, 4 ма, схема электронная ламповая	Управляющий ток I 0J0 гц, 10 ма, схема ламповая, намерение напряжения Холла компенсационным методом; датчик Холла термостатированный, рабочая температура -30-г-1-50° с	Встроенный эталонный магнит 5 ООО э

0 ... 29 30 313233 34 35 ... 57