Способ измерения магнитного поля магниторезистивным датчиком

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫМ ДАТЧИКОМ(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Лукашевич Михаил Григорьевич Мазаник Александр Александрович Скрипка Дмитрий Алексеевич(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Способ измерения магнитного поля магниторезистивным датчиком, заключающийся в том, что величину магнитного поля определяют по сумме относительных изменений сопротивления плоского датчика при двух ориентациях магнитного поля в направлении,перпендикулярном и параллельном плоскости датчика, отличающийся тем, что используют плоский ферромагнитный датчик с соотношением размеров,где- длина датчика- ширина датчика,а измерение осуществляют при комнатной температуре. 5050 1 Настоящее изобретение относится к области магнитных измерений и может использоваться в магнитоэлектронике и радиопромышленности при изготовлении магнитометров. Известны способы измерения магнитного поля магниторезистивным датчиком при рабочих температурах ниже 10 К, в которых величина поля определяется по сумме отрицательного и положительного магниторезистивных эффектов датчика 1, 2. В 1 магниторезистивный датчик охлаждают до температуры ниже 10 К и поочередно запитывают напряжением с меньшим значением, на 30-90 меньше, и с большим значением, на 1050 больше напряжения примесного пробоя материала датчика, а величину магнитного поля определяют по сумме относительного изменения сопротивления датчика в магнитном поле при меньшем и большем значениях напряжения запитки. Недостатком способа 1 является низкая электрическая и тепловая стабильность измерений. Известен также способ измерения магнитного поля магниторезистивным датчиком с высокой электрической и тепловой стабильностью измерений 2, выбранный в качестве прототипа заявляемого способа и заключающийся в том, что датчик охлаждают до температуры ниже 10 К и измеряют относительные изменения сопротивления датчика при двух ориентациях магнитного поля в направлении, перпендикулярном и параллельном плоскости датчика, по сумме которых определяют величину магнитного поля, причем используют плоский датчик с соотношением размеров 10,где- ширина,- длина и- толщина датчика. Недостатком обоих способов является узкий температурный интервал измерений магнитного поля до 10 К и необходимость охлаждения датчика до температуры ниже 10 К, что при практической реализации требует сложных и громоздких криогенных устройств. Задачей предлагаемого способа является расширение температурного диапазона измерения магнитного поля магниторезистивным датчиком, в котором величина поля определяется по сумме уменьшения и увеличения сопротивления датчика магнитным полем, а также упрощение способа путем использования датчика, работающего при комнатной температуре. Решение поставленной задачи достигается тем, что в предлагаемом способе величина магнитного поля определяется по сумме относительных изменений сопротивления плоского датчика из ферромагнитного материала при комнатной температуре, измеренных при параллельной и перпендикулярной ориентациях магнитного поля относительно плоскости датчика, имеющего ширину не более длины. Физической основой предлагаемого способа является обнаруженное при комнатной температуре наличие отрицательного магниторезистивного эффекта в тонких ферромагнитных пленках при параллельной ориентации плоскости пленки и магнитного поля и наличие положительного магниторезистивного эффекта в случае взаимно перпендикулярной ориентации плоскости пленки и магнитного поля, когда длина датчикабольше или равна его ширине . Выбор ширины датчика не более его длины обусловлен тем фактом, что магниторезистивный эффект при обратном условии в случае взаимно перпендикулярной ориентации плоскости датчика и направления поля будет также отрицательным, каким он является независимо от соотношения длина-ширина в случае, когда магнитное поле параллельно плоскости датчика. В предлагаемом способе отрицательное магнитосопротивление, измеряемое при комнатной температуре, в случае параллельной ориентации плоскости датчика относительно направления магнитного поля суммируется с положительным магнитосопротивлением,измеренным при перпендикулярной ориентации плоскости датчика относительно направ 2 5050 1 ления магнитного поля, а величина магнитного поля определяется по градуировочному графику зависимости суммы изменений сопротивлений датчика от величины напряженности магнитного поля. Примером практической реализации способа может служить измерение магнитного поля электромагнита плоским датчиком из пермаллоя, у которого длина равна 5 мм, ширина 1 мм и толщина 310-5 см. На фигуре показана зависимость суммы относительных изменений сопротивлений (отрицательного и положительного) при перпендикулярной и параллельной ориентациях магнитного поля к плоскости датчика. При практической реализации способа нет необходимости охлаждать датчик до температуры ниже 10 К, что упрощает способ измерения и расширяет температурный диапазон измерений до комнатных температур. Источники информации 1. А.с. СССР 1081576, МПК 0133/02, 1982. 2. Патент РБ 1409, МПК 0133/02, 1996. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.