I гЬ\0-20мко 11 \),52k

Рис, 13-7. Принципиальная схема измерителя напояжрннппти „рг нитнш-о поля „а датчике Холла (согласно Пирсону [Л З7Т])"

Рис. 13-8. Принципиальная схема измерителя напряженности магнитного поля фирмы «Томсон» [Л. 350].

напряжения. Прибор имеет следующие диапазоны измерений: 0-5, 10 и 20 кэ, его точность составляет ±2% при 8/сэ и ±9% при 20 кэ.

В 1951 г. американская ф.чрма Dyna Laboratoriums, Inc., в Нью-Йорке поместила рекламную заметку о приборе на датчике Холла для измерений напряженности постоянного и переменного полей Со следующими данными: диапазоны измерения О-100, 300, 1 000, 3 000, 10 000 и 30 000 э, точность ±2,5%, размеры датчика Холла в корпусе около 44X5X0,6 мм, активная поверхность датчика Холла около 6 мм, управляющий ток-переменный с частотой 2 000 гц, напряжение Холла усиливалось и выпрямлялось.

На рис, 13-8 представлена схема прибора фирмы Томсон-Хаустон с диапазонами О-5, 10 и 25. кэ; схема его очень проста, но точность измерений невысокая. Характерной особенностью этого прибора является редко применяемый трехэлектродный датчик Холла.

Примером рационально решенного прибора для непосредственного измерения напряжения Холла является прибор фирмы «Сименс» 206

,Л. 428, 439, 511, 750]. Схема этого прибора дана на рис. 13-9. Его измерительный диапазон 0-20 кэ разбит на шесть поддиапазонов с верхними значениями 0,5, 1, 2, 5, 10 н 20 /сэ, а при применении концентраторов измерения возможны даже в диапазоне 0-10 э. Точность прибора составляет ±1,5%. Индикатором поля является датчик Холла типа РА22. Управляющий ток - постоянный, источником его служит железо-никелевый аккумулятор или выпрямитель, питающийся от сети переменного тока 110 или 220 в. Зарядка аккумулятора может производиться также во время работы прибора. Степень зарядки аккумулятора показывает небольшой прибор с расширенной в конце шкалой, помещенный в общий корпус с основным измерительным прибором. Смена поддиапазонов осуществляется как изменением значения управляющего тока, так и чувствительности

Рис. 13-9. Принципиальная схема измерителя напряженности магнитного ноля фирмы «Сименс» [Л 350].

выходного прибора. Для трех низших и трех высших поддиапазонов подобраны два разных значения управляющего тока с взаимным соотношением 10 : I (номинальное значение управляющего тока датчиков Холла составляет 150 ма). Значение тока регулируется (нри иоложеиии переключателя Пи, противоположном приведенному на рис. 13-9) механически соединенными потенцио.метрами R\ и R2, доводящими отклонение стрелки основного измерительного прибора до обозначенных на шкале контрольных точек. Благодаря применению схемы с постоянной нагрузкой на выходе датчика .Холла измерительная шкала является общей для всех поддиапазонов. Выходной прибор - магнитоэлектрической системы с подвижной рамкой на растяжках.

Прибор мал, легок и прост в обслуживании, а небольшие размеры холловского зонда (1x3x11 мм) позволяют производить прак-

тически точечные измерения, а также замеры в узких зазорах шириной 1 мм и больше.

Из опубликованных польских разработок следует отметить приборы, сконструированные Налэнчем и Жемецким [Л. 350] {измерительный диапазон - О-0,5, 1, 2, 5 и 10 кэ; точность ±2,5% в интервале (15-30)" С; датчик Холла типа СНЗ], а также прибор Шуль-це [Л. 464]. Особенно интересным является последний прибор с точки зрения достижения очень большой чувствительности благодаря применению магнитоэлектрического прибора с системой иа растяжках и со световым указателем. Прибор выполнен в двух вариантах:

а) с датчиком Холла СН1 - изме-

Рис. 13-10. Измерение напряжения Холла с помощью компенсационной схемы [Л. 106].

рительиые диапазоны 0-50, 500, 5 000 и 20 000 э; точность 1% для диапазонов 5 я 20 кэ, 2,5% для диапазона 500 э и 5% для 50 э; б) с датчиком Холла FA23 («Сименс») - измерительные диапазоны-О-10, 100, 10О0 и 10 ООО 9; точность 1% для диапазонов 1 и 10 кэ, 2,5%) для 100 э и 5% для 10 э.

Шульце приводит также интересные результаты исследований влияния различных тепловых условий иа работу датчика Холла, определяющие максимальную чувствительность датчика Холла при заданной точности.

В Французском Центре ядерных исследований разработан [Л. 106, 253] измеритель напряженности поля, в котором измерение Uy осуществлено при помощи схемы моста Уитстоиа. Управляющий ток и ток, питающий всю мостовую схему, является постоянным. При разомкнутом выключателе К (рис. 13-10) с помощью сопротивления ,/?4 сводят отклонение гальванометра G к нулю. В это время ток черкез электроды Холла не течет, т. е. точки 3 и 4 имеют одинаковый потенциал. Затем при замкнутом выключателе К датчик Холла помещается в измеряемое магнитное поле и с помощью сопротивления Rs указатель гальванометра приводится к нулю. При этом способе напряжение Холла (разность потенциалов точек 3 м 4) уравновешивается падением напряжения на части сопротивления Rs, а именно ifR (разность потенщвалов в точках 5 и 5). Сопротивле-Hiie Rz отградуировано непосредственно в единицах напряженности магнитного поля.

Так как в схеме все значения пропорциональны току /, то показания прибора не зависят от изменения величины тока. При помощи соответствующего подбора активного сопротивления схемы компенсируется влияние зависимостей /?н=/(Я), а также Ry, Rx = f{H). Линейность всей схемы порядка 1%, температурный коэф-ф]!циеит 0,05%1град, а при использовании термистора - па порядок лучше. Повторяемость замеров 0,01% для больших значений поля и ±0,1 э -для меньших. Сопротивление Ra изготовлено из калиброванной проволоки, намотанной по винтовой линии на вращающийся барабан.

В Институте приборостроения Академии наук (ГДР) создан

прибор иа датчике Холла для измерений напряженности поля, основанный также на мостовой схеме [Л. 223 и 255]. Датчик Холла, выполненный из InAs, питается (рис. 13-11) постоянным током /,= 100 ма. В ветви, по которой течет ток h, находится прецизионный делитель напряжения (/?з=100 ом, Ri = 25 ом, следовательно, равнодействующее активное сопротивление Лм = 20 ом), служащий для компенсации напряжения Холла при измерении иапряженности поля. Регулируемым потенциометром Rn прибор приводится к нулю при значении Н = 0. Регулятором чувствительности является сопро-

Рис. 13-11. Принципиальная схема измерителя напряженности магнитного поля [Л. 223].

тивление Rn. Измерительные диапазоны 0-5, 10 и 20 кэ, точность ±2,5%, влияние температуры иа точность измерений пренебрежимо мало, так же как и влияние изменения питающего напряжения. Прибор отличается от известных до настоящего времени приборов наименьшими размерами и весом.

Почти все вышеупомянутые приборы характеризуются тем, что управляющий ток является постоянным; это ограничивает как их чувствительность, так и точность.

В институте Porster (Ройтлингеи, ФРГ) [Л. 368] изготовлены лабораторные приборы, отличающиеся большим диапазоном измерений (от 0-1 .9 до-О-20 кэ) и точностью ±1%. Такие параметры получены благодаря применению переменного управляющего тока (около 1 ООО гц).

Измерительный диапазон прибора типа 1531 0-20 кэ (по желанию-до 50 кэ) разделен на 14 поддиапазонов, причем самым чувствительным является диапазон 0-1 э. Точность составляет ±1% и только в двух самых чувствительных поддиапазонах ±1,.5%. Прибор требует прогрева в течение 30 мин, & во время измерений- установки нуля и контрольной калибровки, занимающих несколько минут, установка нуля производится каждый раз при смене под-14-1401 209

диапазона Наряду с большой чувствительностью и точностью прибор

имеет существенный недостаток - большую толщину холловского зонда (3 мм).

На рис. 13-12 показана подробная принципиальная схема прибора типа 1521 производства Института Forster. Измерительный диапазон О-20 кэ разделен на 11 поддиапазонов, причем самый чувствительный О-100 э Точность ±1%. Методика измерений такая же, как и для прибора типа 1531. В обоих приборах применен датчик Холла ТС21 (фирма «Сименс»), который позволяет также измерять тангенциальную составляющую напряженности поля на поверхности ферромагнитных материалов. i

Прибор типа 1541 со держит два специально подобранных одинаковых датчика Холла, благодаря чему им можно измерять как абсолютное значение напряженности поля, так и разность иапряженностей поли в двух точках. Диапазоны измерений и точность такие же, как у прибора типа 1531.

Прибор типа 1541 в комплекте со специальным магнитным сердечником служит также для измерение магнитной проницаемости в пределах 1,0001-2. На рис. 13-13 изображен комплекс из трех приборов типа il531, предназначенный для измерения и регистрации трех составляющих напряженности магнитного поля. Такая установка снабжена, кроме того, измерителем и регистратором температуры.

Фирма F.W. Bell (США) выпускает серию из пяти типов приборов на датчиках Холла, служащих для измерений напряженности постоянного и переменного магнитных полей [Л. 386]. Эти приборы охватывают

диапазон измерений от 0-1 мэ до О-100 кэ при точности ±1% до 10 кэ и (2н-2,5)% до 30 кэ. Приборы имеют.хорошие эксплуатационные свойства, а именно:

1) быструю готовность к работе (измерительные схемы на транзисторах);

2) комплект разнообразных измерительных зондов;

3) выход напряжения Холла как на встроенный стрелочный 14* • 211

Рис. 13-13, Агрегат из трех приборов типа 1531 Института Фёрстера для измерения и записи трех составляющих напряженности магнитного поля [Л. 386].