Таким образом, из (3) и (6) получим
(7)
а индукция катушки до коммутации Вср(0) пропорциональна напряжению U0.
Заметим, что той же величине U0 пропорционально и значение U(0) – напряжение на измерительной катушке в момент после коммутации. Отсюда
..
(8)
Таким образом, измерив величину U(0), можно получить искомое значение индукции поля соленоида в точке размещения измерительной катушки.
Технически измерение U(0) достаточно просто реализуется подключением выводов измерительной катушки ко входу интегратора электронного пикового вольтметра, выходное напряжение которого запоминается аналоговым элементом памяти и отображается стрелочным прибором. Шкала стрелочного прибора пикового вольтметра в заводских условиях проградуирована в единицах индукции магнитного поля. Цена деления его шкалы К = 0,02 мТл.
Примечание. Используемый здесь принцип измерения магнитного поля не является единственным. Возможно питание соленоида от источника переменного напряжения с амплитудой Um. Однако максимальное напряжение на зажимах измерительного устройства при одинаковых значениях U0 и Um в последнем случае меньше. Поэтому исследование поля соленоида рационально вести в режиме переходного процесса.
Для реализации описанного метода измерений в электронном блоке питания – измерения (см. рис. 2) на его лицевой панели размещены: стрелочный прибор (поз.17) для измерения силы тока в соленоиде, стрелочный прибор (поз.18) пикового вольтметра, ручка (поз.19) «Установка I в сол.» для регулирования силы тока в соленоиде, переключатель режима измерения (поз.20) «Индукция В» – «Магнитное напряжение Uм», тумблер (поз.21) «ЭДС» для создания коммутации и переходного процесса, кнопка (поз.22) «Сброс» для обнуления интегратора пикового вольтметра, необходимого для следующего измерения, тумблер (поз.23) и индикатор (поз.24) «Сеть».
На задней стенке блока размещены гнезда для подключения соленоида, гнезда для подключения измерительной катушки или катушки магнитного пояса Роговского, а также вывод сетевого шнура для подключения питания.
2.2. Процесс измерения
Измерение магнитной индукции включает следующие операции:
Подключение к соответствующим гнездам блока выводов соленоида и измерительной катушки.
Установку стержня (поз.9) с измерительной катушкой (поз.10) в нужном сечении соленоида (по шкале на поверхности оправки (поз.11)).
Установку тумблера (поз.21) «ЭДС» в верхнее положение.
Установку переключателя (поз.20) в положение «Индукция»(«В»).
Установку тока в соленоиде по показанию стрелочного прибора (поз.17) вращением ручки (поз.19) «Установка I в сол.». Последующие операции проводятся при неизменной величине тока.
Переключение тумблера (поз.21) «ЭДС» в нижнее положение для отключения соленоида от источника тока. Запись показания стрелочного прибора (поз.18) пикового вольтметра.
Переведение тумблера (поз.21) «ЭДС» в верхнее положение для подключения источника тока и подготовки к следующему измерению.
Обнуление показаний интегратора пикового вольтметра нажатием кнопки (поз.22) «Сброс» (показание на стрелочном приборе (поз.18) пикового вольтметра сохраняется практически неограниченно долго, если не предпринять принудительного разряжения интегратора).
Повторение с п.1.
Процесс измерения магнитного напряжения Uм отличается от вышеописанного заменой измерительной катушки на магнитный пояс Роговского (гибкую катушку). Для этого к гнездам на задней стенке блока (рис.2) подключаются выводы гибкой катушки вместо измерительной, торцы гибкой катушки устанавливаются в нужных сечениях соленоида, а переключатель (поз.20) ставится в положение «Магнитное напряжение» («Uм»). Все остальные операции измерений повторяют пп. 3 – 7.