Термостатированный магнитоизмерительный канал

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Описан канал измерения индукции магнитного поля, выполненный на основе четырех интегральных датчиков Холла (ИДХ). Встроенные цепи динамической компенсации остаточного напряжения и температурной коррекции не устраняют дрейфа магнитной чувствительности ИДХ, обусловленного термомеханическими напряжениями в корпусе датчика и приводящего к нестабильности выходного напряжения. Установка датчиков в термостатированную ячейку, а также конструкционно-схемотехнические решения, связанные с пространственной ориентацией датчиков относительно вектора магнитной индукции и с алгоритмом обработки выходных напряжений ИДХ, позволили минимизировать нестабильность и повысить отношение сигнал/шум входного напряжения аналого-цифрового преобразователя канала. Рассмотрены схема и работа программно-аппаратного пропорционально-интегрального регулятора температуры термостатированной ячейки. Разработанный канал используется для измерения магнитной индукции поля магнитного анализатора масс-спектрометрического комплекса для изотопного анализа инертных газов и обеспечивает следующие основные характеристики: диапазон измерения ±512 мТл, полоса пропускания 0–4 Гц, свободное от шумов разрешение канала 16.3 бита, амплитуда эквивалентного входного магнитного шума в полосе пропускания 0.012 мТл, приведенный к входу долговременный дрейф измерений – не более 0.08 мТл за 48 ч.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

В. Колобов

Центр физико-технических проблем энергетики Севера – филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр РАН”

Autor responsável pela correspondência
Email: 1_i@mail.ru
Rússia, 184209, Апатиты, Мурманская обл., ул. Ферсмана, 14

М. Баранник

Центр физико-технических проблем энергетики Севера – филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра “Кольский научный центр РАН”

Email: maxbarien@mail.ru
Rússia, 184209, Апатиты, Мурманская обл., ул. Ферсмана, 14

Bibliografia

  1. Колобов В.В., Баранник М.Б. // ПТЭ. 2019. № 5. С. 58. https://doi.org/10.1134/S0032816219050070.
  2. AD22151 Data sheet. https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD22151.pdf
  3. Araujo J.F.D.F., Junior E.B.M., Mendoza L.A.F. // Appl. Sci. 2022. V. 12. P. 12565. https://doi.org/10.3390/app122412565.
  4. Malafronte A.A., Martins M.N. // Proceed. of the 2005 IEEE Particle Accelerator Conference. 2005. P. 2833. https://doi.org/10.1109/PAC.2005.1591285
  5. Popovic D.R., Dimitrijevic S., Blagojevic M., Kejik P., Schurig E., Popovic R.S. // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2007. V. 56. P. 1396. https://doi.org/10.1109/imtc.2006.328256
  6. Managing Noise in the Signal Chain, Part1. https://www. analog.com/media/en/technical-documentation/tech- articles/managing-noise-in-the-signal-chain-part-1-annoying- semiconductor-noise-preventable-or-inescapable.pdf
  7. Manic D., Petr J., Popovic R.S. // Proceed. of the 2000 IEEE International Reliability Physics Symposium. 2000. P. 225. https://doi.org/10.1109/relphy.2000.843919.
  8. Johnson D.H., Dudgeon D.E. Array signal processing: concepts and techniques. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1993.
  9. Low Power, Buffered 24-Bit Sigma-Delta ADC AD7791 Data Sheet. https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD7791.pdf
  10. Analog Devices MT-074 Tutorial. Differential Drivers for Precision ADCs. 2009. https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/MT-074.pdf
  11. ADA4522-2 Data sheet. https://www.analog.com/ media/en/technical-documentation/datasheets/ADA4522- 1_4522-2_4522-4.pdf
  12. Кузьминов А. // Современная электроника. 2012. № 7. C. 28.
  13. TMP36 Low Voltage Temperature Sensors Data Sheet https://static.chipdip.ru/lib/537/DOC011537682.pdf
  14. MCP3204/3208 Data sheet. https://ww1.microchip.com/downloads/aemDocuments/documents/APID/ ProductDocuments/DataSheets/21298e.pdf
  15. MCP3204/3208 Data sheet. https://ww1.microchip.com/downloads/aemDocuments/documents/APID/ ProductDocuments/DataSheets/21298e.pdf
  16. Managing Noise in the Signal Chain, Part 2. https:// www.analog.com/media/en/technical-documentation/ tech-articles/managing-noise-in-the-signal-chain-part- 2-noise-and-distortion-in-data-converters.pdf
  17. ADR4540 Data Sheet. https://www.analog.com/ media/en/technical-documentation/data-sheets/adr4520_ 4525_4530_4533_4540_4550.pdf

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Block diagram of the electromagnet magnetic induction measurement channel: IDX – integrated Hall sensor, SU – summing amplifier, DU – differential amplifier, low–pass low–pass filter, Vem ADC - analog–to-digital converter for measuring electromagnet induction, CMC - central microcontroller of the magnetic field induction control and stabilization channel of the mass analyzer, LCD – liquid crystal display, OUI – controls and indications, MC – microcontroller, DT – temperature sensor, BU – buffer amplifier, ADC t – analog-to–digital converter for measuring the temperature of the IDX cell, ION – reference voltage source, VMIP – highly stable low–noise power supply, RINN - adjustable heating voltage source, NE - heating element, DAC – digital-to-analog converter.

Baixar (272KB)
Metadados
3. Fig. 2. General view of the magnetic sensor board section placed in a thermostatically controlled cell: a – bottom view, b – top view; 1 – integrated Hall sensors, 2 – heating element resistors, 3 – summing amplifiers, 4 – temperature sensor.

Baixar (1MB)
Metadados
4. Fig. 3. Schematic diagram of the magnetic induction measurement channel in the electromagnet gap: M1-M4 – AD22151Y, M5, M9 – ADA4522-2, M6 – TMP36FSZ, M7 – 78L05, M8 – ADR4540B, M10 – MCP3208B, M11 – WH1202A, M12 – ATmege88PA, M13 – UC2843B, M14 – PC817B, M15 – ADA4522-1, M16 – MCP4921, T1 – IRLML6244, T2 – IRFL110, D1 – BZX84-C5V6, D2 – L-57EGW, D3, D4 – PDS5100.

Baixar (1MB)
Metadados
5. Fig. 4. Schematic diagram of the functional units of the magnetic induction measurement channel that are part of the electromagnet current stabilization unit: M1 – ADA4522-1, M2 – ADA4522-2, M3 – AD7791.

Baixar (355KB)
Metadados
6. Fig. 5. The design of the magnetic induction measurement channel: 1 – a thermostatically controlled measuring cell, 2 – a magnetic sensor board, 3 – the main board, 4 – a control and display board, 5 – a magnetic sensor board before mounting the copper housing of the thermostatically controlled cell.

Baixar (251KB)
Metadados
7. Fig. 6. General view of the magnetic induction measurement channel.

Baixar (201KB)
Metadados
8. Fig. 7. An example of recording magnetic induction at the channel input and the corresponding histogram of the amplitude distribution of fluctuations: a – in the absence of an electromagnet field (VEM = 0), b – in the induction of an electromagnet field VEM = 280 Mt.

Baixar (638KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».