Исследование холловского магнитометра

• Автор: Протопопов, Александр Геннадиевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Оглавление
* Введение
1. ГАЛЬВАНОМАГНИТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
1.1. Гальваномагнитные явления
1.2. Магниторезистивные тонкопленочные преобразователи
1.3. Эффект Холла
1.4. Редукция к импульсной характеристике датчика Холла
1.5. Погрешности преобразователей Холла
1.5.1. Температурный дрейф преобразователей Холла
1.5.2. Градиентные погрешности измерения
преобразователей Холла
1.6. Конструктивные особенности датчиков Холла
1.7. Выводы
2. ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАЗРЕШЕНИЕ ДАТЧИКА ХОЛЛА
2.1. Аппаратная функция датчика Холла
2.1.1. Модель тонкого датчика
2.1.2. Отклик датчика Холла в неоднородном магнитном поле
2.2. Редукция к идеальному датчику
2.3. Редукция к аппаратной функций в случае искажений
2.3.1. Основные источники искажений двухмерного
* распределения холловского напряжения
2.3.2. Применение регуляризации Тихонова к восстановлению распределения магнитного поля
2.4. Реализация алгоритма восстановления магнитного поля
2.5. Аппаратная функция объемного датчика
2.6. Выводы
* 3. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ СКАНИРОВА-
НИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
3.1. Остаточное напряжение датчика Холла
3.2. Метод компенсации остаточного напряжения
3.3. Реализации холловских магнитометров
с компенсацией остаточного напряжения
3.3.1. Магнитометр с компьютерным управлением
3.3.2. Поверка магнитометра
3.3.3. Магнитометр с четырехтактным алгоритмом компенсации остаточного напряжения
3.3.4. Поверка магнитометра
3.4. Система позиционирования
3.5. Выводы
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература

Введение
Одним из основных видов физического эксперимента является измерение индукции магнитного поля, а также величин, связанных с магнитным полем, например потока магнитного поля через заданную поверхность. Известно несколько способов построения магнитометров, основанных на магнитодиодном эффекте, гальваномагнитных явлениях, и др.
Магнитнодиодным эффектом называют значительное изменение омического сопротивления полупроводникового диода с длинной базой, включенного в прямом направлении, помещенного в поперечное магнитное поле [1,2]. При построении магнитометров на основе магнитодиодных преобразователей можно добиться относительно высокой чувствительности (5-ИО В/Тл), при этом необходимо использовать поле подмагничива-ния В„ « 0,3 Тл [3]. Однако, при разных значениях магнитных полей наблюдается изменение нелинейности, крутизны преобразования, магнито-диодов. Также большое влияние на разброс характеристик оказывает изменение температуры. Для повышения чувствительности и уменьшения влияния температуры используется включение магнитодиодов по мостовой схеме, при этом резко возрастают требования к идентичности характеристик кристаллов магнитодиодов, чего трудно добиться в разных технологических циклах. Все это значительно затрудняет применение магнитодиодов.
Использование в магнитометрах полупроводниковых магниторезисторов основано на магниторезистивном эффекте, или эффекте Гаусса [4]. Различают два вида магниторезистивного эффекта - продольный и поперечный [5, 6]. Продольный эффект заключается в изменении сопротивления, когда вектор магнитной индукции параллелен вектору плотности тока, протекающего внутри магниторезистора. Поперечный эффект возникает при ортогональном расположении векторов индукции магнитного поля

частоты, и такую, чтобы интеграл не расходился при | со | —> оо. Определим эту функцию так, чтобы она зависела от параметра а и запишем ее в виде R{со, а).
Значение магнитного поля, полученное по формуле (1.50) после умножения подынтегрального выражения на /?(со, а), можно рассматривать как результат применения к правой части (1.50) некоторого оператора Ra
Ва (/) = RaïïH (/) = R(co, а)Лсо, -<»,
где Ù(œ), Я (со) - Фурье образы функций ùH(t),h(t) соответственно.
Этот оператор является реіуляризирующим, если действительная функция R(û>, а) удовлетворяет следующим условиям [51]:
• R(со, а) определена в области -оо < со < +оо; а > 0;
• Для всех значений а > 0 и ю имеем 0 < Ä(со, а) < 1 ;
• Для всякого а > О R(со, а) - четная функция по со, принадлежащая классу функций;
• Для всякого а > О R(со, а) -> 0 при | со | —> оо;
• При а —> О R(со, а), не убывая, стремится к единице;
• Для всякого со > О R(ю, а)///(со, а) є Ь2(-ю, +оо);
• Для всякого со Ф О R(со, а) -» 0 при а —» оо.
Функция /?(©, а), удовлетворяющая этим условиям называется стабилизирующим множителем.
Из общих соображений [28] о мерах борьбы с помехами можно представить процесс формирования холловского напряжения и последующего восстановления магнитного поля в виде соединения двух линейных систем, которые описываются уравнениями типа свертки. Магнитное поле на выходе такой системы представимо в виде
B{t)=Ätyudt),