ДАТЧИК МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Предлагаемое изобретение относится к измерительной техники и может быть использовано в различных областях науки и промышленности.
Из существующего уровня техники известен магнитоэлектрический (МЭ) датчик магнитного поля (X.W Dong, B. Wang, K.F. Wang, J.G. Wan, J. - М. Liu. Ultra-sensitive detection of magnetic field and its direction using bilayer PVDF/Metglas laminate. Sensors and Actuators, 2009, vol. A153, p. 64-68.), содержащий механически связанные магнитострикционный и пьезоэлектрические слои. Датчик работает следующим образом. При приложении вдоль оси датчика измеряемого постоянного и возбуждающего переменного магнитных полей, при условии совпадения частоты переменного поля с частотой механического резонанса датчика, магнитострикционный слой датчика деформируется, эта деформация передается пьезоэлектрическому слою и на его электродах генерируется переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна измеряемому постоянному полю. Недостатком данного устройства является ограниченный диапазон рабочих температур, т.к. частота механического резонанса датчика сильно зависит от температуры. Как показано в статье (Д.А. Бурдин, Ю.К. Фетисов, Д.В. Чашин, Н.А. Экономов. Влияние температуры на характеристики резонансного магнитоэлектрического эффекта в структуре магниониобат свинца - никель. Письма в ЖТФ, 2012, том 38, вып. 14, с. 41-47.), в диапазоне температур от -40 до +85 градусов Цельсия, частота механического резонанса у подобных датчиков может изменяться на величину от 6 до 10 процентов. Изменение частоты резонанса приводит к резкому снижению чувствительности датчика.
Предлагаемое изобретение направлено на решение технической задачи по устранению указанных недостатков.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении чувствительности датчика магнитного поля в широком диапазоне температур.
Указанный технический результат достигается тем, что в датчике магнитного поля, содержащем магнитоэлектрический элемент, катушку возбуждения, усилитель охвачен положительной обратной связью через магнитоэлектрический элемент и катушку возбуждения, сигнал с усилителя подается на выпрямитель, а с него - на пороговый элемент.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Предлагаемое изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность получения требуемого технического результата.
Устройство датчика магнитного поля приведено на фиг 1. Датчик содержит магнитоэлектрический элемент - «МЭ», катушку возбуждения - «КВ», усилитель - «У», выпрямитель - «В» и пороговый элемент - «ПЭ».
0
Датчик работает следующим образом. При появлении постоянного магнитного поля Н на выходе магнитоэлектрического элемента появляется электрический сигнал, который усиливается усилителем и через катушку возбуждения возвращается на магнитоэлектрический элемент. При достаточном коэффициенте усиления усилителя и соответствующем фазовом сдвиге возникают незатухающие электрические колебания на частоте механического резонанса магнитоэлектрического элемента. Электрический сигнал с усилителя поступает на выпрямитель, а с него на пороговый элемент, нормализующий выходной сигнал. Так как датчик работает в режиме самовозбуждении, изменения температуры могут приводить к изменению частоты генерируемого сигнала, но не влияют на работоспособность датчика. Порог срабатывания датчика зависит от величины магнитного поля и определяется коэффициентом усиления усилителя или установкой порогового элемента.