Вдосконалення температурних і шумових характеристик кодокерованого джерела струму для ферозондових магнітометрів
DOI:
https://doi.org/10.24027/2306-7039.3.2016.86392Ключові слова:
опорна напруга, ферозондовий магнітометр, температурний дрейф, шумАнотація
Кодокероване джерело струму, яке складається з джерела опорної напруги, цифро-аналогового перетворювача і перетворювача напруга-струм, є важливою частиною ферозондових магнітометрів (ФЗМ). В роботі проаналізовано характеристики (рівень власних шумів, температурний та часовий дрейф) напівпровідникових інтегральних джерел опорної напруги і знайдено, що лише декілька моделей можуть бути застосовані у ФЗМ високого класу. Безумовний лідер за всіма параметрами — це джерело опорної напруги LTZ1000, що базується на підповерхневому термокомпенсованому стабілітроні. Досягнення рекордно малого температурного дрейфу (0,05·10-6 1/°С) відбувається за рахунок регульованого підігріву кристалу і підтриманні його температури в дуже вузьких межах. З огляду на значну споживану потужність, такий шлях не завжди прийнятний у ФЗМ і може виявитись недоцільним, внаслідок температурної нестабільності інших вузлів джерела опорної напруги. Проведені експериментальні дослідження показали значну нелінійність температурної залежності вихідної напруги LTZ1000 в режимі температурної компенсації. В роботі запропоновано метод схемотехнічної корекції цієї нелінійності. Створено два прототипи кодо-керованого джерела струму з використанням джерела опорної напруги LTZ1000, цифро-аналогового перетворювача AD5791, операційних підсилювачів OPA2188 з малим рівнем флікер-шуму та метало-фольгових резисторів. Результати тестування прототипів та схемотехнічні особливості температурної корекції буде викладено у доповіді.Посилання
Vetoshko P. M., Valeiko V. V., Nikitin P. I., «Epitaxial yttrium iron garnet film as an active medium of an evenharmonic magnetic field transducer», Sensors and Actuators A: Physical, vol 106, pp 270–273, 2003. https://doi.org/10.1016/s0924-4247(03)00182-1
Koch R. H., Rozen J. R., «Low-noise flux-gate magnetic-field sensors using ring- and rod-core geometries», Applyied physics letters, vol 73, no 13, pp 1897–1899, 2001. https://doi.org/10.1063/1.1358852
Ioan C., Tibu M, Chiriac H., «Magnetic noise measurement for Vacquier type fluxgate sensor with double excitation», J. of Optoelectronics and Advanced Materials, vol 6, no 2, pp 705–708, 2004.
Sasada I., Kashima H., «Simple Design for Orthogonal Fluxgate Magnetometer in Fundamental Mode», J. Of the Magnetics Society of Japan, vol 33, no 2, pp 43–45, 2009.https://doi.org/10.3379/msjmag.0901rf7129
Paperno E., «Suppression of magnetic noise in the fundamental-mode orthogonal fluxgate», Sensors and Actuators A: Physical, vol 116, no 3, pp 405–409, 2004.https://doi.org/10.1016/j.sna.2004.05.011
Koch R. H., Deak J. G., Grinstein G., «Fundamental limits to magnetic field sensitivity of flux-gate magnetic-field sensors», Applied Physics Letters, vol 75, no 24, pp 3862–3864, 1999. https://doi.org/10.1063/1.125481
Merayo J.M.G., P. Brauer, and F. Primdahl, «Triaxial fluxgate gradiometer of high stability and linearity», Sensors and Actuators A: Physical, vol 120, no 1, pp 71–77, 2005. https://doi.org/10.1016/j.sna.2004.11.014
Nielsen O.V., J. R. Petersen, F. Primdahl, P. Brauer, B. Hernando, A. Fernandez, J. Merayo, and P. Ripka, «Development, construction and analysis of the 'Oersted' fluxgate magnetometer», Measurement Science and Technology, vol 6, no 8, p 1099, 1995. https://doi.org/10.1088/0957-0233/6/8/004
Носенко В. К., «Аморфні та нанокристалічні сплави для приладобудування і енергоефективних технологій», Вісник НАН України, vol 4, pp 68–79, 2015.
Harrison L.T., Current sources and voltage references, Digitaler Nachdr. Amsterdam: Newnes, 2009.https://doi.org/10.1016/b978-075067752-3/50036-8
Tsividis Y. P., «Accurate analysis of temperature effects in Ic-Vbe characteristics with application to bandgap reference sources», Solid-State Circuits, IEEE Journal of, vol 15, no 6, pp 1076–1084, 1980. https://doi.org/10.1109/jssc.1980.1051519
Rax B. G., C.I. Lee, A.H. Johnston, «Degradation of precision reference devices in space environments», IEEE Transactions on Nuclear Science, vol 44, no 6, pp 1939–1944, 1997. https://doi.org/10.1109/23.658965
http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/1000afe.pdf, ресурс доступний на 2016.06.07.
http://www.analog.com/media/en/technicaldocumentation/data-sheets/AD5791.pdf, ресурс доступний на 2016.06.07.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa2188.pdf, ресурс доступний на 2016.06.07.
http://www.vishaypg.com/docs/63060/VSMP.pdf, ресурс доступний на 2016.06.07.
##submission.downloads##
Номер
Розділ
Ліцензія
ПОЛІТИКА, ЯКА РЕКОМЕНДУЄТЬСЯ ЖУРНАЛАМ, ЩО ПРОПОНУЮТЬ ВІДКРИТИЙ ДОСТУП З ЗАТРИМКОЮ
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи, яка через 12 місяців з дати публікації автоматично стає доступною на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
