Глава4. Экспериментальное исследование магнитного датчика

4.1 Исследование зависимостьвыходного напряжения иу от величиный магнитного поля

Целью эксперимента является проверка работоспособности макета инструментального усилителя при измерении слабого магнитного поля с датчиком.

Для измерение слабого магнитного поля выбралось датчик Холла.

4.1.1 Исследование характеристик датчика при питании постоянным током п при постоянном магнитном поле

На рисунке 4.1. приведена структурная схема для исследования датчика Холла, принципиальная схема приведена на рисунке 3.4.

Рисунок 4.1 Структурная схема исследования датчика Холла: ДХ- датчик Холла; ОУ- операционный усилитель; АФ-активный фильтр; РУ-регистрирующее устройство; ИП-источник питания

Калибровка магнитного поля была сделана с помощью микротесламетра, измененние магнитного поля создавалось с перемешением эталонного магнита (рисунок 4.2.) относительно датчика Холла. Измерение постоянного магнитного поля праводилось при питания датчика постоянным током

Рисунок 4.2 -Вид экспериментальной установки

Результаты исследовании приведены на таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Результаты исследовании

В,мкТл	0	1	2	3	4
Uвых,мВ	42	43,2	44,35	45,3	46,4

Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля на входе датчика приведена на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля

Анализ полученных результатов исследования.

Результаты эксперимента при измерение постоянного магнитного поля с помощью датчик Холла приведены на рисунке 4.2. Из рисунка следует, что чувствительность датчика равна S=1.2 мВ/мкТл.

При отсутсвие внешного магнитного поля измеренная величина напряжения составила 42 мВ, это величина примерно соответствует магному полю земли. Уровень шумаU_шум=1,5 мВ, при таком шуме расчетный порог обнаружения составляет 1,25 мкТл.

4.1.2 Исследование характеристик датчика при питании постоянным током при переменном магнитном поле

При питании ДХ постоянным током при воздействии переменного магнитного поля происходит модуляция, на выходе датчика появляется переменная составляющая[23].

Измерение переменного магнитного поля при питания датчика Холла постоянным током позволяет заменить усилитель постоянного тока на усилитель переменного тока и ввести глубокую отрицательную обратную связь по постоянному току в ОУ. Это позволяет скомпенсировать постоянное магнитное поле. Принципиальная схема ИУ с внесенными изменениями приведена в приложении.

На рисунке 4.4 приведена структурная схема для исследования датчика Холла при переменном магнитном поле.

Рисунок 4.4 Структурная схема для исследования датчика Холла:

ЭД-электромагнитный датчик; ДХ- датчик Холла; РУ-регистрирующее устройство; ИП-источник питания.

Переменное магнитное поле создавалось с помощью электромагнита, калибровка переменного магнитного поля было проводиласьо с помощью микротесламетра. В процессе измерения менялась величина напряжения питания и расстояние до датчика Холла (рисунок 4.5)

Рисунок 4.5 - Вид экспериментальной установки

Питание электромагнитного датчика производилось электрическим сигналом от генератора, имеющим форму периодической последовательности прямоугольных импульсов. Частота следования импульсов F=10 Гц, амплитуда импульсовU=10 В [23]. Питания датчика Холлы проводилось постоянным напряжениемU=2 В, коэффициент усиления ИУ К_ус=500.

Результаты исследовании приведены на таблице 4.2.

Таблица 4.2 – Результаты исследовании

В,мкТл	6	10	30	60
Uвых,мВ	5.1	7.2	18	34

Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля на входе датчика приведена на рисунке 4.6.

Рисунок 4.6Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля

Анализ полученных результатов исследования.

На рисунке 4.6 приведены результаты экспериментального исследовании зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля. В схеме обратный связь влияет на коэффициент усилению усилителя, поэтому исследования проводилось при коэффициент усиления усилителя К_ус=500.Уровень шумовой дорожки составляет на выходе ИУU_шум=1.5мВ, при таком шуме расчетный порог обнаружения составляетB_порог=2.8 мкТл. предельный чувствительностьS_пред.=0.53 мВ /мкТл.