4.1.3 Исследование характеристик датчика при питании переменным током при постоянном магнитном поле

При питании ДХ импульсами при воздействии постоянного магнитного поля происходит модуляция выходного напряжения, что приводит к появлению на выходе датчика переменной составляющей. Электрическая схема ИУ приведена в приложения.

На рисунке 4.7 приведена структурная схема датчика Холла для исследования.

Рисунок 4.7Структурная схема исследования датчика Холла.: ДХ- датчик Холла;ФНЧ1-фильтр нижных частот 1-го порядка; ОУ- операционный усилитель; АФ-активный фильтр; РУ-регистрирующее устройство; ИП-источник питания,ИИП - импулсный источник питания

Датчик Холла питается от ИИП током, имеющим во времени форму периодической последовательности прямоугольных импульсов. Частота следования импульсов F=10 Гц, их длительность=50мс, скважность последовательности импульсовQ=2, амплитуда импульсовU=5В.Источники прямоугольных импульсов обеспечивают стабильные импульсы по амплитуде и длительности в широком диапазоне рабочих температур.

Калибровка магнитного поля была сделана с помощью микротесламетра, измененние магнитного поля создавалось с перемешением эталонного магнита (см. рисунок 4.2.) относительно датчика Холла

Результаты исследовании приведены на таблице 4.3.

Таблица 4.3 – Результаты исследовании

В,мкТл	0	1	2	3	4
Uвых,мВ	1.2	2,7	4	5,2	6,4

Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля на входе датчика приведена на рис.4.8.

Рисунок 4.8 Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля

Анализ полученных результатов исследования.

.Результаты исследовании показали , что при измерениях слабых постоянных магнитных полей применение импульсного питания датчика Холла позволяет достичь увеличению чувствительности [23]. Уровень шумового напряжении составляетU_шум=1,2 мВ, порог чувствительности составляет 0,9 мкТл, предельный чувствительностьS_пред.=1,3 мВ/мкТл. При измерении постоянного магнитного поля применение импульсного питания датчика Холла позволяет увеличить чувствительность датчика Холла 2 раз больше чем при питании датчика постоянного тока.

4.1.4 Исследование характеристик датчика при питании переменным током при переменном магнитном поле

Исследования проводиться при коэффициент усиления ИУ К_ус=100 и К_ус=1000.

На рисунок 4.9 приведена структурная схема для исследования чувствительности электромагнитного датчика.

Рисунок 4.9 Структурная схема исследовании

Измерение переменного магнитного поля было откалибровано с помощью микротесламетра, магнитное поле создавалось с помощью электромагнита. На рисунок 4.10 показано установка экспериментальной исследовании.

Питание датчика производилось электрическим сигналом от генератора, имеющим форму периодической последовательности прямоугольных импульсов. Частота следования импульсов F=10 Гц, , амплитуда импульсовU=10 В.Принципиальная схема ИУ приведена в приложения.

[

Рисунок 4.10Вид экспериментальной установки

Электромагнитный датчик экранирован для защиты влияния внешних полей (см. рисунок 4.11).

Рисунок 4.11Вид электромагнитного датчика с экранировкой

Исследования при коэффициент усиления ИУ К_ус=100.

Результаты исследовании приведены на таблице 4.4.

Таблица 4.4 – Результаты исследовании

В,мкТл	0	1	2,5	6	10
Uвых,мВ	2	0,5	1,2	3	5

Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля на входе датчика приведена на рисунок 4.12.

Рисунок.4.12 Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля

Исследования при коэффициент усиления ИУ К_ус=1000:

Результаты исследовании приведены на таблице 4.5.

Таблица 4.5 – Результаты исследовании

В,мкТл	0	1	2,5	6	10
Uвых,мВ	2	4,2	10,5	25,2	40

Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля на входе датчика приведена на рисунок 4.13.

Рисунок 4.13 Зависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля.

Анализ полученных результатов исследования.

На рисунок 4.13 приведен результат экспериментального исследованияЗависимость напряжения на выходе ИУ от магнитного поля с помощью электромагнитного датчика от магнитного. Предельный чувствительность ЭДS_пред.=4 мВ/мкТл, порог чувствительности составляет 500 нТл. В результате можно сказать, что электромагнитный датчик более чувствителень чем датчик Холла.

Вывод

В результате проведенного экспериментального исследовании получено все возможные характеристики датчиков. На талице 4.6. приведены сравнение параметров датчика.Проведены исследование зависимости выходного напряжения ИУ от величиный магнитного поля с помощью датчика Холла и электромагнитным датчиком. В результате в этих исследований можно сказать наилучший чувствительность и наименьший порога обнаружения у электромагнитного датчика. При исполтзование датчика Холла можно достич наиболее чувствительности с использованием ИИП.

Таблица 4.6– Сравнение параметров датчика

Тип датчика	Питание ДХ	Вид магнитного поля	Крутизна характеристики датчика, S, В/мкТл	Порог обнаружения магнитного поля Вмин, мкТл	Ширина шумовой дорожки на выходе ИУ Uшум, мВ
ДХ	Постоянным током	Постоянное	1,43	1,25	1,5
ДХ	Импульсным током	Постоянное	1,3	0,9	1,2
ДХ	Постоянным током	Переменное	0.53	2.4	1.5
ЭД	Импульсным током	Переменное	4	0,5	2