Характеристики датчиков.

Основной характеристикой датчика является его чувствительность(В/Тл). Например, среднее магнитное поле Земли составляет 50 мкТл и датчик с чувствительностью 1В/Тл не очень то подходит для его измерения.

Другой важной характеристикой датчика является диапазон измеримых полей. Многие типы датчиков имеют свойство «насыщаться», т. е. при приложении поля, большего чем максимальное, датчик выдает одно и то же значение напряжения, вне зависимости от поля.

Преобразование Фурье.

Преобразование Фурье от сигнала позволяет нам выделить из него наиболее встречаемые частоты. Амплитуда Фурье гармоник показывает какова амплитуда данной частоты в сигнале.

Таким образом можно получить картину колебаний разного характера.

Экспериментальная часть Описание установки, методика эксперимента

Рис.3. Схема установки(вид сбоку).

1 – ПК(цифровой оссцилограф). 2 – датчики Холла(x,y,z). 3 – основной магнит. 4 – маленькие цилиндрические магниты. 5 – двигатель. 6 – источник питания для датчиков и для двигателя.

Размер большого тороидального магнита: R = 4 см. В эксперименте использовались маленькие цилиндрические редкоземельные магниты из сплава неодим-железо-бор(NdFeB), диаметр 5мм, длина 8.47мм, вес 1.3г.

Датчики Холла, используемые в работе: Honeywell SS94A1F (схема внутреннего устройства приведена на рис.5).

Его характеристики:

Чувствительность(25°C): (250 мВ ± 5 мВ)/мТл.

Диапазон измеримых полей: от -10мТл до 10мТл.

Время реакции: 3мкс.

Максимальный входной ток: 30мА.

Максимальный выходной ток: 1мА.

Рис.4. Характерный вид установки

Рис.5. Схема внутреннего устройства датчика Холла Honeywell SS94A1F.

Во время вращения магнита 3 на каждый из магнитов 4 действует центробежная сила, напраленная радиально от центра оси симметрии системы. При малой скорости вращения эта сила меньше силы притяжения между магнитами, поэтому магниты остаются в контакте друг с другом. По мере увеличения напряжения на двигателе, а значит и скорости вращения, центробежная сила также увеличивается, а значит при какойто частоте магниты преодолевают силу притяжения, отрываются и выходят на орбиту(первая космическая скорость). Если же и дальше увеличивать частоту вращения, сила притяжения уже не сможет скомпенсировать центробежную силу, а значит магниты покинут орбиту(2 космическая скорость). После анализа данных, полученных с цифрового оссцилографа, можно определить критическую частоту вращения, а значит и скорость, при которой магниты улетают (2 космическая скорость).

Эксперимент проводился следующим образом. На основной дискообразный магнит 3 равномерно насаживались маленькие цилиндрические магниты 4. После включения источника питания 6 и выставления на нем нужных напряжений и токов, магнит 3 начинал вращаться. После установления устойчивого вращения, включалась запись данных(для записи использовалась программа LabView,

Далее использовались следующие параметры системы: сила тока 0.36А, напряжение 3.5В (для датчиков Холла), напряжение подаваемое на двигатель, менялось от 3 В до 15 В, количество магнитов 4 N = 1, 16,17..20.

Были проведены следущие серии экспериментов:

Вращение системы в зависимости от частоты вращения (U=3, 4, 4.5В) и количества магнитов N=1, 16, 17..20.

Вращение системы при N = 1 при плавном росте частоты вращения, отрыв магнита.