Способ измерения напряженности магнитного поля магниторезистивным датчиком

(51)01 33/09 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫМ ДАТЧИКОМ(71) Заявитель Научно-исследовательское конструкторско-технологическое республиканское унитарное предприятие Белмикросистемы(72) Авторы Белоус Анатолий Иванович Емельянов Виктор Андреевич Лукашевич Михаил Григорьевич Лукашевич Сергей Михайлович(73) Патентообладатель Научно-исследовательское конструкторско-технологическое республиканское унитарное предприятие Белмикросистемы(57) 1. Способ измерения напряженности магнитного поля магниторезистивным датчиком,включающий измерение двух относительных изменений сопротивления датчика магнитным полем и определение величины напряженности по градуировочному графику зависимости суммы величин указанных изменений от магнитного поля, отличающийся тем, что измерения производят ферромагнитным датчиком при комнатной температуре при параллельной и перпендикулярной ориентации намагниченности датчика и тока через него. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измерения производят при двух взаимно перпендикулярных направлениях тока через датчик и произвольной ориентации намагниченности датчика и тока через него. 7944 1 2006.04.30 Настоящее изобретение относится к области магнитных измерений и может использоваться в магнитоэлектронике и радиопромышленности при изготовлении магнитометров. Известен способ измерения напряженности магнитного поля магниторезистивным датчиком при рабочих температурах ниже 10 К, в котором величина поля определяется по сумме отрицательного и положительного магниторезистивных эффектов датчика, измеренных при напряжении на датчике меньшем и большем напряжения примесного пробоя в материале датчика 1. При этом магниторезистивный датчик охлаждают до температуры ниже 10 К и поочередно запитывают напряжением с меньшим значением, на 30-90 меньше, и с большим значением, на 10-50 больше напряжения примесного пробоя материала датчика, а величину магнитного поля определяют по сумме относительных изменений сопротивления датчика в магнитном поле при меньшем и большем значениях напряжения запитки. Недостатком способа является низкая электрическая и тепловая стабильность измерений, а также узкий температурный интервал измерения магнитного поля. Известен также способ измерения напряженности 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 направлениях перпендикулярном и параллельном плоскости датчика, по сумме которых определяют величину магнитного поля, причем используют плоский датчик с соотношением размеров 10 ,где- длина,- ширина и- толщина датчика. Недостатком этого способа является то,что он сложен в реализации, так как необходимо вращать датчик в магнитном поле и точно ориентировать магнитное поле в направлениях перпендикулярном и параллельном плоскости датчика, а также узкий температурный интервал измерения магнитного поля до 10 К. Кроме того, ограничения, накладываемые на размеры датчика, не позволяют реализовать его в миниатюрном исполнении, что затрудняет использование этого способа для измерения магнитных полей в узких зазорах. Задачей предлагаемого способа является расширение температурного диапазона измерения напряженности магнитного поля магниторезистивным датчиком, в котором величина поля определяется по градуировочному графику суммы относительного уменьшения и увеличения сопротивления датчика магнитным полем, а также упрощение способа путем исключения операции вращения датчика в магнитном поле. Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе измерения напряженности магнитного поля магниторезистивным датчиком, включающем измерение двух относительных изменений сопротивления датчика магнитным полем и определение величины напряженности по градуировочному графику зависимости суммы величин указанных изменений от магнитного поля, измерения производят ферромагнитным датчиком при комнатной температуре при параллельной и перпендикулярной ориентации намагниченности датчика и тока через него, а также измерения производят при двух взаимно перпендикулярных направлениях тока через датчик и произвольной ориентации намагниченности датчика и тока через него. Физической основой предлагаемого способа является то, что при комнатной температуре сопротивление ферромагнитного датчика во внешнем магнитном поле увеличивается(положительный магниторезистивный эффект) при перпендикулярной и уменьшается (отрицательный магниторезистивный эффект) при параллельной ориентации тока через датчик и направления намагниченности датчика. В предлагаемом способе положительное магнитосопротивление, измеренное при комнатной температуре и перпендикулярной ориентации тока датчика относительно направления его намагниченности, суммируется с отрицательным магнитосопротивлением, измеренным при параллельной ориентации тока датчика и намагниченности, а величина 2 7944 1 2006.04.30 магнитного поля определяется по градуировочному графику зависимости суммы относительных изменений сопротивления датчика при двух ориентациях тока датчика и намагниченности от величины напряженности магнитного поля. Так как угловая зависимость сопротивления ферромагнитного датчика дается соотношением 22 ,гдеи- сопротивления датчика при перпендикулярной и параллельной ориентации тока датчика и намагниченности, а- угол между током и намагниченностью, то измерения можно осуществлять при двух взаимно перпендикулярных направлениях тока через датчик и произвольном угле между направлением тока и направлением намагниченности датчика. Изложенная сущность поясняется чертежом, где приведена зависимость суммы относительных изменений сопротивления датчика из пермаллоя от величины магнитного поля при комнатной температуре. Примером практической реализации способа может служить измерение магнитного поля электромагнита при комнатной температуре плоским квадратным датчиком из пермаллоя со стороной 4 мм и толщиной 2,410-5 см. На чертеже показана зависимость суммы относительных изменений сопротивления (отрицательного и положительного магниторезистивных эффектов) при перпендикулярной и параллельной ориентациях намагниченности датчика и тока через него. При практической реализации способа нет необходимости охлаждать датчик и вращать его в магнитном поле, что расширяет температурный диапазон измерения напряженности магнитного поля до комнатных температур и упрощает его. Таким образом, заявляемый способ измерения напряженности магнитного поля магниторезистивным датчиком в сравнении с прототипом позволяет расширить температурный интервал измерения магнитного до комнатных температур и упростить его путем исключения операции вращения датчика в магнитном поле. Источники информации 1. А.с. СССР 1081576, МПК 01 33/02, 1982. 2. Патент республики Беларусь 1409, МПК 01 33/02, 1996. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3