Гальваномагнитные преобразователи

действие гальваномагнитных преобразователей основано на силовом влиянии магнитного поля на движущиеся электрические заряды. В преобразователях Холла и магниторезисторах поле действует на заряды, движущиеся в полупроводнике.

Чаще всего преобразователи Холла используют в виде плоской прямоугольной пластины из полупроводникового материала. Эффект Холла – электромагнитное явление, проявляющееся в появлении ЭДС (Е) на боковых гранях пластины при пропускании через нее тока I при помещении ее в магнитное поле индукции В, т. е. (рис. 31)

, (40)

где R_х – постоянная Холла, Ом×м/Тл;

h – толщина пластины.

В слабых полях, где В < 0,1 Тл, эта зависимость квадратичная, при В = (0,1 – 1) Тл – линейная:

, (41)

где g – чувствительность, которая указывается в паспорте на преобразователь.

Как правило, в процессе измерений ток I остается неизменным, и в этом случае вводят параметр магнитная чувствительность g_m = E/B при номинальном токе. Магнитная чувствительность и номинальный ток также приводятся в паспорте на преобразователь. Абсолютное значение магнитной чувствительности колеблется в пределах 0,06 – 0,6 В/Тл. Часто удобнее пользоваться удельной чувствительностью k = gI, т. е. считать коэффициентом преобразования произведение чувствительности на ток. Это позволяет определить выходной сигнал при любых токах, а не только при номинальном.

Конструктивно преобразователи выполняют в виде пластин прямоугольной или крестообразной формы. Выпускаются кремниевые, германиевые и арсенид-галлиевые преобразователи Холла. Толщина преобразователя – около 0,2 мм, размеры активной части – от 1,8 ´ 0,6 до 6 ´ 3 мм. Габаритные размеры в слюдяных обкладках примерно вдвое больше.

Преобразователи Холла находят широкое применение при измерении слабых магнитных полей, а для измерения более сильных полей (В > 1 Тл), когда наступает насыщение преобразователя Холла, применяют магниторезисторы. В магниторезисторах используется эффект Гаусса, который состоит в изменении электрического сопротивления полупроводника под действием магнитного поля. наиболее ярко он проявляется в магниторезисторах из антимонида индия (InSb) и арсенида индия (InAs) с параметрами, приведенными в табл. 2.

Таблица 2

Характеристика магниторезисторов

Магниторезисторы применяют в основном для измерения полей с индукцией выше 0,2 Тл, поэтому в неразрушающем контроле их не удается использовать для регистрации полей рассеяния дефектов. Они могут быть применены при измерении индукции намагничивающих полей. Схемотехническое решение – по принципу омметра, градиентометрическое.