14.Магнитомодуляционные преобразователи перемещения.

Принцип действия преобразователя показан на рисунке а)

а)

Между двумя сердечниками 1 и 2 из листовой стали расположен постоянный магнит 3. Поток, создаваемый магнитом, замыкается через сердечники. При симметричном положении магнита потоки через сердечники равны и следовательно в каждом из сердечников действуют одинаковые индукции постоянного подмагничивания, равные

- поток магнита.

- коэффициент рассеяния.

-площадь сечения сердечника.

На сердечник 1 намотано обмотка с числом витков W, а сердечник 2 служит магнитным шунтом. Обмотка через резистор R_н подключена к источнику переменного тока 50 Гц . При перемещении магнита влево индукция в сердечнике 1 увеличивается и магнитная проницаемость материала падает.

Магнитное сопротивление переменному потоку возрастает. Индуктивность обмотки падает. Ток и падение напряжения на резисторе R_н увеличивается. Таким образом, входной величиной преобразователя является перемещение магнита, а выходной – падение напряжения на резисторе R_н, то есть чем больше х, тем больше U_Rн.

15.Феррозонды.

Используются для измерения малых магнитных полей. На рисунке а) изображена схема дифференциального феррозонда, состоящая из двух ферромагнитных сердечников 1 и 2 из железоникелевого сплава, на каждом из которых имеется модулирующая обмотка с числом витков W₁. Обмотки питаются от источника переменного тока. Обмотки включаются последовательно, но встречно, так , что создаваемые ими переменные магнитные потоки сдвинуты на 180⁰ .

а)

Оба сердечника с модулирующими обмотками охватывает измерительная обмотка с числом витков W₂. При идентичности сердечников вследствие встречного включения модулирующих обмоток в измерительной обмотке не будет индуктироваться ЭДС.

Напряженность переменного магнитного поля

Таким образом материал в сердечниках работает в режиме рис.в) раздела 6.6. Магнитная проницаемость обоих сердечников изменяется одинаково и два раза за период возрастает до максимального значения.

Если феррозонд пометить в постоянное магнитное поле с индукцией В_х, то условно можно считать, что в это поле дважды за период вносится концентратор поля и возникающие импульсы наводят ЭДС в измерительной обмотке.

На рис.б) показаны кривые , поясняющие работу четно гармонического феррозонда.

Из рисунка видно, что периодически изменяется от максимума (при ) до минимума (при ). Проницаемость сердечников меняется с удвоенной частотой, в результате чего в измерительной обмотке возникает ЭДС удвоенной частоты, пропорциональная индукции В_х и скорости изменения .

При изменении полярности В_х выходная ЭДС изменяет фазу на 180⁰.

б)

Вносится концентратор поля дважды за период. Обычно в качестве информативного параметра используется амплитуда второй гармоники выходной ЭДС.

Наиболее широкое применение получили феррозонды с продольным возбуждением с разомкнутой (рис.а) или замкнутой (рис.в) магнитной цепью.

в)

Основной проблемой при построении высокочувствительных тесламетров является снижение наводок и шума. Для этой цели применяются хорошо защищенные от наводок измерительные цепи, обладающие высокой избирательностью, датчики феррозондов специальным способом регистрируются, чтобы исключить ЭДС взаимной индуктивности между первичной и вторичной обмотками.

Источником шумов феррозондов являются не симметрия петли гистерезиса и магнитный шум Баркгаузена . Феррозонд представляет собой один из наиболее чувствительных магнитоизмерительных преобразователей . Нижний предел измерения в лучших преобразователях составляет 0,05 – 0,1 нТл . Верхний предел измерения ограничен нарушением линейности функции преобразования и обычно не превышает Тл.

Для измерения более сильных полей применяется метод уравновешивания , при котором феррозонд используется в качестве преобразователя неравновесия.

Феррозонды применяются для измерения магнитной индукции слабых постоянных и медленно изменяющихся ( с частотой не более 100 Гц ) магнитных полей, для измерения углов между какими-либо осями объекта и вектором магнитной индукции, для обнаружения ферромагнитных объектов, для изменения магнитной восприимчивости и магнитного момента слабомагнитных веществ.

Благодаря высокой чувствительности, простоте конструкции, малым габаритам и высокой надежности феррозондовые преобразователи широко используются в качестве портативных авиационных и ракетных тесламетров, градиентометров и угломеров, при исследовании магнитного поля Земли, космического пространства, в магнитных системах навигации и ориентации, магнитной дефектоскопии и при поиске полезных ископаемых.