Instrumente pentru măsurarea inducției magnetice și a intensității câmpului magnetic

INSTRUMENTE PENTRU MĂSURAREA INDUSTRIEI MAGNETICE ȘI A STRESULUI CÂMPULUI MAGNETIC

Tesmetre cu traductor Hall.

Teslameterul este un dispozitiv de măsurare magnetică pentru măsurarea inducției magnetice, a cărui scală este gradată în unități de inducție magnetică - Tesla.

Traductorul de măsurare magnetică din acest dispozitiv este un traductor galvanomagnetic Hall, în care un EMF apare sub acțiunea unui câmp magnetic.

Convertorul magnetorezist se aplică, de asemenea, traductorilor galvanomagnetici, în care se folosește modificarea rezistenței sale electrice într-un câmp magnetic.

Principiul teslametrului cu convertorul Hall este explicat în Fig. 10-3, unde ΡХ - convertorul Hall; Y - amplificator.

Convertorul este o placă a unui semiconductor pe care curge un curent atunci când plasarea plăcii în vectorul câmp magnetic al inducției magnetice B, care este perpendicular pe planul plăcii, pe fețele laterale ale diferenței de potențial sale - tensiunea Hall

unde C este o constantă, în funcție de proprietățile materialului și de dimensiunile plăcii; Eu este puterea actuală; B este inducția magnetică.

După amplificarea emf-ului Hall, acesta este măsurat printr-un egalizator DC sau milivoltmetru a cărui scală poate fi gradată în unități de flux magnetic în condițiile unei rezistențe constante a curentului.

Tesmetrele cu convertizor Hall sunt ușor de utilizat, permit măsurarea inducției magnetice sau intensitatea variabilelor constante, variabile (într-o gamă largă de frecvențe) și câmpurile magnetice pulsate. Traductorii de cameră sunt de dimensiuni reduse, ceea ce face posibilă măsurarea inducției în goluri mici.

Industria de telesmetere cu un convertor Hall au circuite mai complexe. Pentru telesmetele seriale cu traductoare Hall, limitele superioare ale măsurătorilor de la până la eroarea de bază redusă

Teslametre de testare.

Ei folosesc convertoare ferromodulyatsionnye (ferroprobes), al cărui principiu se bazează pe caracteristicile schimbării stării magnetice a miezului feromagnetic, în timp ce sunt expuse la AC și DC câmpuri magnetice (sau două câmpuri alternative de frecvențe diferite) și fenomenul de inducție electromagnetică.

Există multe varietăți de convertoare feromodulare. Forma cea mai comună este convertorul de feromodulare diferențiat.

În Fig. 10-4 arată schema metrului tesla de feromodulare, în care există o echilibrare

Fig. 10-3. Schema de teslametru cu traductor Hall

Fig. 10-4. Schema metrului tesla de feromodulare

transformarea cu compensare (echilibrare) a inducției magnetice (rezistență) a câmpului magnetic măsurat.

Differential ferromodulyatsionny preobrazozatel FMS este compus din două dimensiuni și proprietăți ale permalloy miezuri C identice, identice, oppositely incluse, înfășurările de excitație sunt alimentate cu curent alternativ de la generatorul G.

Ambele indicatoare miez de înfășurare acoperă absența EMF câmp constant înfășurarea la bornele indicatorului este zero, deoarece curenții generați de înfășurările sunt identice și oppositely direcționate. Când câmpul alternativ (câmpul de excitație) impun un câmp constant (măsurat) vector care este paralelă cu axa miezului, componenta curbă variabilă de inducție B devine asimetrică în raport cu axa timpului t. E. Ca parte a acestei curbe, împreună cu nui apar chiar armonici și gradul de asimetrie valoarea depinde de valoarea chiar armonici ale CEM induse în înfășurarea, în special al doilea EMF armonic al indicatorului, aceasta depinde de intensitatea inducției magnetice sau permanente (măsurată) a câmpului magnetic.

Forța electromotoare a celei de-a doua armonici este o funcție liniară a componentei inducției magnetice (sau a intensității) unui câmp magnetic constant paralel cu axa traductorului,

unde și sunt factorii de conversie, care depind de parametrii convertorului de modulație feromagnetică, frecvența și valoarea forței câmpului; - inducție magnetică măsurată; Este intensitatea câmpului magnetic.

Generator redresor sincron Ieșirea înfășurării (CEM armonici chiar) indicatorul este furnizat la intrarea selectivă a amplificatorului amplificare a doua armonică, apoi sincronizate G. redresor sincron convertește doua armonică EMF proporțională cu ea, și, prin urmare, curentul continuu măsurat care curge prin feedback-ul bobinaj este plasat pe convertorul de feromodulare și crearea unui câmp de compensare cu inducție Datorită transformării de echilibrare, este stabilit un astfel de curent .. Și la câmpul de inducție a fost egal în valoare și în direcția inversă inducție măsurată adică există o compensare automată a măsurat Milliammeter compensare teren inclus în circuitul înfășurării feedback-ul, un unități de valoare măsurată calibrate - tesla sau amperi pe metru.

Dispozitivele cu convertoare ferromodulyatsionnymi au o sensibilitate ridicată, de măsurare de mare precizie, permite măsurarea continuă, ceea ce a condus la utilizarea lor pe scară largă (în special pentru măsurarea câmpului magnetic al Pământului).

Testerometrele cu feromodulare sunt utilizate pentru a măsura inducția magnetică (sau intensitatea câmpului magnetic) în câmpuri magnetice mici, constante și cu frecvență joasă.

Domeniul de măsurare al acestor instrumente se situează în intervalul de până la o eroare de măsurare de 1,0 până la 5%.

În prezent, testarea digitală de feromodulare digitală, care are o precizie și o viteză sporită, este din ce în ce mai folosită.

Rezistența nucleară.

În aceste telmetere se utilizează un tip de traductor de magnetomezurare cuantic. Quantum se numesc convertoare magnetometrice, a căror acțiune se bazează pe interacțiunea microparticulelor (atomi, nuclee atomice, electroni) cu un câmp magnetic.

Există mai multe soiuri de convertoare cuantice. Luați în considerare principiul acțiunii uneia dintre ele - un traductor de rezonanță nucleară, care face posibilă măsurarea inducției magnetice cu o precizie ridicată.

Convertorul rezonant nuclear funcționează după cum urmează. Nuclee de atomi, având nu numai momentul unghiular și momentul magnetic, dar, atunci când sunt plasate într-un câmp magnetic exterior începe să preceseze în jurul inducției magnetice a câmpului extern.

Frecvența precesiunii nucleelor atomilor unei substanțe este legată de inducția magnetică B a câmpului extern prin relația

unde y este raportul gimagnetic (raportul dintre momentul magnetic al nucleului atomic și momentul momentului angular).

În consecință, prin măsurarea frecvenței precesiunii, putem determina valoarea inducției magnetice. Raportul giromagnetic este definit pentru nucleele atomice ale anumitor substanțe cu precizie ridicată (de exemplu, nuclee de hidrogen eroare frecvența de măsurare poate fi efectuată cu o eroare care să nu depășească astfel vizualizat convertor poate oferi o măsură de inducție magnetică, cu mare precizie.

Sunt utilizate diferite metode pentru a măsura frecvența de precesie. Una dintre ele se bazează pe fenomenul de rezonanță magnetică nucleară.

O diagramă bloc simplificată a dispozitivului, în care a folosit fenomenul de rezonanță magnetică nucleară este prezentată în Fig. 10-5, unde YARP - yadsrno-rezonant convertor constând dintr-un flacon A cu substanța de lucru (de exemplu, o soluție apoasă și o bobină încercuire - generatorul de înaltă frecvență, - un oscilator de frecvență joasă; - bobina de modulare; B - redresor - osciloscop electronic; Contor de frecvență.

În cazul în care câmpul dc măsurat pentru a impune un unghi de câmp 90 ° alternativ a cărui frecvență poate fi modificată fără probleme, când frecvența frecvenței precesiei câmpului alternativ se va observa fenomenul de rezonanță magnetică nucleară - precesiune crește amplitudinea și atinge o valoare maximă. Creșterea amplitudinii precesie este însoțită de nuclee de absorbție a substanței parte energie RF domeniu, ceea ce conduce la o modificare a factorului de calitate bobina, și, prin urmare, o schimbare de tensiune la capetele sale (bobina K este un element al unui circuit oscilator Pentru a putea observa această modificare pe ecranul osciloscopului, este necesar a crea condiții pentru repetarea lui periodică, care se realizează prin modularea inducției magnetice măsurate cu ajutorul unei bobine alimentate cu curent de joasă frecvență de gene Rathore rezonanță a cuplului (frecvența de precesie egalitate și tensiune pot fi înregistrate prin utilizarea unui osciloscop, pentru

Fig. 10-5. Schema de contor de rezonanță nucleară

a cărui intrare verticală este alimentată după îndreptarea tensiunii de la bobină la cea orizontală - tensiunea de modulație (tensiunea GNL). Curba rezonantă este observată pe ecranul osciloscopului de două ori în timpul perioadei de modulație. Frecvența precesiunii se determină prin măsurarea frecvenței generatorului de GES în momentul rezonanței.

Rezistența nucleară la teslametri are o gamă de măsurare. Eroarea de bază redusă pentru diferite instrumente este înăuntru

Rezistența nucleară în combinație cu convertoare de curent special la intensitatea câmpului magnetic este utilizată pentru a măsura curenții înalți cu precizie ridicată.

În ultimii ani, fenomenul supraconductibilității a fost folosit pentru a crea instrumente magnetice, care, combinate cu efectele Meissner, Josephson și altele, fac posibilă crearea unor dispozitive de sensibilitate unică, de înaltă precizie și viteză.

Luați în considerare principiul funcționării unuia dintre aceste dispozitive. Convertorul magnetoizmeritelny este un cilindru solid al materialului supraconductor, care este înfășurat înfășurat. Pe cilindru, plasat într-un câmp magnetic măsurat, există un încălzitor care asigură periodic cu o frecvență de 1 MHz, încălzirea și răcirea la o temperatură mai mare sau mai puțin critică pentru materialul supraconductor. Aceasta duce la o expulzare periodică a fluxului magnetic măsurat (efect Meissner) a volumului cilindrului și, prin urmare, modificarea fluxului de legătură cu înfășurarea acestuia. Ca urmare, forța electromotoare apare în bobina proporțională cu frecvența curentului încălzitorului, numărul de spire elicoidale, secțiunea transversală a cilindrului și intensitatea măsurată câmpului magnetic (component câmp măsurat, care coincide cu direcția axei cilindrului).

Dispozitivul constă dintr-un traductor, un criostat și un dispozitiv electronic de măsurare utilizat pentru extragerea și măsurarea EMF.

Cu ajutorul telesometrelor superconductoare, parametrii câmpului magnetic al biocurenților inimii și ale creierului uman

Caracteristicile telesmeterelor disponibile în comerț sunt prezentate în tabelul. 15-9.

Principalele direcții de dezvoltare a dispozitivelor de măsurare magneto: creșterea preciziei, sensibilității și extinderii

capacități funcționale prin aplicarea unor noi fenomene fizice, a unor noi materiale și tehnologii de fabricație pentru traductoarele magnetice, precum și prin folosirea de mijloace informatice și altele asemenea.

Articole similare

Pagina anterioară