close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY8129

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 8129
(13) C1
(19)
(46) 2006.06.30
(12)
7
(51) G 01R 33/02, 33/028
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ЛИНЕАРИЗАЦИИ ГРАДУИРОВОЧНОЙ КРИВОЙ
МАГНИТОРЕЗИСТИВНОГО ДАТЧИКА
(21) Номер заявки: a 20010243
(22) 2001.03.15
(43) 2002.09.30
(71) Заявитель: Белорусский государственный университет (BY)
(72) Авторы: Лукашевич Михаил Григорьевич (BY); Скрипка Дмитрий
Алексеевич (BY); Милитц Ганс (DE)
(73) Патентообладатель: Белорусский государственный университет (BY)
(56) EP 1146346 A1, 2001.
BY 1409 C1, 1996.
RU 2091799 С1, 1997.
RU 2057654 C1, 1996.
SU 1081576 A, 1984.
BY 8129 C1 2006.06.30
(57)
Способ линеаризации градуировочной кривой датчика, отличающийся тем, что магниторезистивный датчик охлаждают до температуры ниже 100 К и прикладывают к нему
периодическое напряжение, величина которого меньше и больше критического напряжения, при котором выделяемая в магниторезистивном датчике электрическая мощность
приводит к его нагреву и переводу из состояния с отрицательным в состояние с положительным магниторезистивным эффектом, и путем суммирования значений изменений
магнитосопротивлений датчика в области положительного и отрицательного магниторезистивных эффектов получают линеаризацию градуировочной кривой датчика.
BY 8129 C1 2006.06.30
Настоящее изобретение относится к области магнитных измерений и может использоваться в магнитоэлектронике и радиопромышленности при изготовлении магнитометров
для измерения индукции постоянных магнитных полей.
При измерении магнитных полей с помощью магниторезистивных магнитометров погрешность измерения зависит от нелинейности градуировочной кривой, которая даже в
очень сильных (обычно 0,3-0,5 Тл) полях имеет значение не меньше 0,5-1 % [1].
Известен способ и устройство линеаризации, в котором устройство снабжено дополнительным измерительным мостом и датчиком магнитосопротивления, расположенным в
зазоре электромагнита, обмотка которого через выпрямитель соединена с выходом усилителя, к которому подключен индикаторный прибор, при этом дополнительный мост включен
параллельно основному измерительному мосту, а линейную зависимость сопротивления
датчика от магнитного поля получают путем вычитания изменения сопротивления дополнительного датчика, помещенного в зазор электромагнита, индукция которого определяется изменением сопротивления первого датчика измеряемым магнитным полем [2].
Недостатком известного способа линеаризации градуировочной кривой магниторезистивного датчика является его сложность, требующая для реализации дополнительного
магниторезистивного датчика, дополнительного моста и электромагнита, выпрямителя и
усилителя, а также невысокая линейность и жесткое требование к одинаковости характеристик к изменению величины их сопротивлений магнитным полем и температурой.
Известно также электронное устройство [3], выбранное в качестве прототипа, и предназначенное для линеаризации и компенсации температурной нестабильности, включающее дополнительно измерительный и опорный конденсаторы, делитель напряжения с
резистивным датчиком температуры, тактовый генератор и схему интегрирования, которое также сложно в реализации и не позволяет добиться отклонения от линейности меньше 0,5 %.
Задачей предлагаемого способа является улучшение линейности градуировочной кривой магниторезистивного датчика при упрощении способа линеаризации магниторезистивного датчика и устройства для его реализации.
Решение поставленной задачи достигается тем, что магниторезистивный датчик охлаждают до температуры ниже 100 К и прикладывают к нему периодическое напряжение,
величина которого меньше и больше критического напряжения, при котором выделяемая
в магниторезистивном датчике электрическая мощность приводит к его нагреву и переводу из состояния с отрицательным магниторезистивным эффектом в состояние с положительным магниторезистивным эффектом, и путем суммирования значений изменений
магнитосопротивлений датчика в области положительного и отрицательного магниторезистивных эффектов получают линеаризацию градуировочной кривой датчика.
Граничная температура охлаждения датчика ниже 100 К обусловлена малостью отрицательного магниторезистивного эффекта в полупроводниковых датчиках при более высоких температурах. Критическая электрическая мощность, приводящая к его нагреву и
переводу из состояния с отрицательным в состояние с положительным магниторезистивным эффектом зависит от материала датчика, его конструктивных особенностей и выбранной температуры измерения.
Кроме улучшения линейности градуировочной кривой, обусловленной первоначальной нелинейностью магниторезистивного эффекта, в предлагаемом способе, в отличие от
прототипа, происходит дополнительная компенсация нелинейности, вызываемой любым
дестабилизирующим фактором, например температурой, и нет необходимости в дополнительном резистивном датчике температуры и делителе напряжения. Действительно, увеличение (уменьшение) сопротивления датчика из-за случайного изменения температуры
(∆RT) приводит к уменьшению (увеличению) результирующего (∆R∑) изменения его сопротивления измеряемым магнитным полем (∆RB) в области отрицательного магниторезистивного эффекта:
2
BY 8129 C1 2006.06.30
−
∆R Σ− = ∆R B
m ∆R T−
и соответственно увеличению (уменьшению) в области положительного магниторезистивного эффекта:
∆R Σ+ = ∆R +B ± ∆R T+ .
Суммарное изменение сопротивления датчика в области отрицательного и положительного магниторезистивного эффектов под действием измеряемого магнитного поля и
случайного изменения температуры будет:
(
)
∆R Σ = ∆R Σ− + ∆R Σ+ = ∆R −B + ∆R +B m ∆R T− ± ∆R T+ .
Видно, что температурные изменения сопротивления датчика суммируются с противоположным знаком и в случае их равенства полностью компенсируют друг друга.
Примером практической реализации способа получения линейной зависимости сопротивления датчика от магнитного поля может служить получение такой зависимости на
датчике из эпитаксиального арсенида галлия с концентрацией электронов 1,2⋅ 1017см-3 при
температуре 4 К. При размерах датчика 100×15×0,24 мкм3 линейная зависимость суммы
отрицательного и положительного магнитосопротивлений датчика реализуются при приложении к датчику напряжения 0,03 В и 2,4 В, что соответствует выделению в датчике
электрической мощности 1,3. 10-3 Вт/см и 10,26 Вт/см2 соответственно. Критическая мощность перехода от отрицательного магниторезистивного эффекта к положительному в
данном датчике была равна 2,7 Вт на квадратный сантиметр площади образца. Градуировочный график зависимости суммы отрицательного и положительного магнитосопротивлений, измеренных при этих напряжениях на датчике от индукции магнитного поля
приведен на фигуре. Отклонение от линейности во всем интервале исследованных как
сильных (больше 0,5 Тл), так и слабых магнитных полей не превышает 0,3 %, что значительно меньше, чем у прототипа.
Источники информации:
1. Афанасьев Ю.В., Студенцов Н.В., Щелкин А.П. Магнитометрические преобразователи, приборы, установки: Энергия, 1972. - С. 272.
2. А.с. СССР 25 6849, 1969.
3. ЕР 0711976 А1, 1996.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
81 Кб
Теги
by8129, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа