Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
MP_po_MSiS.doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
5.36 Mб
Скачать

3.7. Измерители параметров магнитных полей

Измерение параметров магнитных полей и ферромагнитных материалов, являясь специфической областью измерений, в настоящее время выделилось в самостоятельную область прикладной метрологии, называемую магнитные измерения.

Магнитные измерения нашли применение в магнитной дефектоскопии, при измерении и контроле магнитных полей в установках атомной и ядерной физики, в биологии и в медицине.

Милливеберметры

В этих приборах применяется магнитоэлектрическая система без противодействующего момента, являющаяся интегрирующим устройством, т.е. реагирующим на количество электричества. К такому прибору подключается измерительная катушка, которая выполняет роль преобразователя магнитной величины в ЭДС электромагнитной индукции (рис. 3.24).

По закону электромагнитной индукции, если измеряемый магнитный поток Ф сцеплен с катушкой, то в последней возникает ЭДС, определяемая формулой

, (3.9)

где wк - число витков измерительной катушки, помещенной в измеряемый поток.

Выражение 3.9 можно преобразовать к виду

.

В приборе осуществляется режим баллистического гальванометра, т.е. интегрирование:

или . (3.10)

Из этого выражения следует, что изменение потока за время Δt2-Δt1 определяется интегралом ЭДС в указанном временном интервале.

Д ля измерения постоянного магнитного потока при помощи режима баллистического гальванометра, собирается простая цепь, состоящая из измерительной катушки с числом витков wк и сопротивлением Rк. Измерительная катушка, помещенная в магнитный поток, быстро выносится из области измеряемого магнитного поля. Возникающий при этом импульс ЭДС уравновешивается падением напряжения в цепи: e=iR+L(di/dt), где i – мгновенное значение тока, R = Rк + Rи – активное сопротивление цепи, L – ее индуктивность.

Учитывая операции, указанные в формулах 3.9 и 3.10, а также то,что ток i в момент времени t1 и t2 равен нулю и, допуская что R≈0, а L = const, получим

wкФ = ВSBWB∆α,

где Ф = ΔФ – изменение измеряемого потока за время от t1 до t2, В, sB, wB – соответственно индукция постоянного магнита, площадь и число витков рамки измерительного прибора.

Величина СВ = WBSBB – постоянная веберметра.

Окончательно можно записать:

.

Из этого выражения видно, что изменение угла поворота внутренней рамки веберметра (абсолютное приращение числа делений) пропорционально изменению потока в измерительной катушке.

Применяют веберметры не только магнитоэлектрические, но и фотогальванические и электронные.

Верхние пределы измерений магнитоэлектрических веберметров от 0.5 до 10 мВб, электронных аналоговых – от 0,025 до 2,5 мВб, цифровых – от 0,1 до 0,01 мВб. Основная приведенная погрешность цифрового веберметра ± 0,5 %, а для остальных видов – ± (1,0; 1,5; 2,5; 4) %.

Тесламеры с преобразователем холла

Тесламетр – магнитоизмерительный прибор (рис. 3.25), шкала которого градуируется в единицах магнитной индукции – Теслах. Измерительным преобразователем индукции в ЭДС в этих приборах является датчик Холла (ДХ).

Преобразователь (ДХ) представляет собой пластину из полупроводникового кристалла, по которой протекает постоянный ток I от отдельного источника питания. При внесении пластины в магнитное поле, вектор магнитной индукции которого В перпендикулярен плоскости пластины, на ее боковых гранях возникает разность потенциалов – ЭДС Холла:

Е х = CIB,

где С – постоянная, зависящая от свойств материала и размера пластины.

После усиления усилителем (У) ЭДС Холла измеряется милливольтметром или компенсатором постоянного тока (§ 3.6, п.4), шкалы которых могут быть отградуированы в единицах магнитного потока при условии, что I=const. Тесламетры с преобразователями Холла просты в эксплуатации, позволяют измерять магнитную индукцию или напряженность постоянных, переменных и импульсных магнитных полей. Датчики Холла имеют малые размеры, что позволяет производить измерения индукции в малых пространствах, например, в зазорах электрических машин. Верхние пределы измерений тесламетров – от 2·10-3 до 2 Тл, основная приведенная погрешность – ±(1,5-2,5) %. К недостаткам следует отнести значительные температурные и частотные погрешности. Для калибровки применяют постоянные магниты, встроенные в корпус прибора.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]