Измерване на магнитни величини


Категория на документа: Други


Фероиндукционни преобразователи. Фероиндукционните преобразователи (ФИП) са известни в практиката под наименованието феросонди.

Фероиндукционните преобразователи се състоят от два вида магнитопровода L, събрани от лентов магнитно мек материал, върху който са навити две бобини - двусекционна възбудителна бобина ω1 и измервателна бобина ω2. На възбудителната бобина се подава променливо синусоидално напрежение от специален генератор за по-висока честота. Със стрелки са показани посоките на получения променлив магнитен поток Ф~ през двете ленти L. При изработване на фероиндукционния преобразовател се вземат специални мерки за получаване на пълна магнитна симетрия. Следователно при наличие само на потоците Ф~ напрежението е2f , индуктирано в измерителната бобина ω2, ще бъде нула, тъй като нейните навивки обхващат едновременно два разнопосочни и равни магнитни потока.

Експерименталните изследвания показват, че индуктираното напрежение в ω2 и по-специално големината на втория хармоник е пропорционална на напрегнатостта на външното магнитно поле Нх.

С помощта на фероиндукционните преобразователи могат да се измерват както постоянни, така и променливи магнитни полета. В последния случай честотата на възбудителното магнитно поле трябва да е поне с един порядък по-висока от тази на измерването.

Едно от най-ценните качества на фероиндукционните преобразователи е високата им чувствителност. С тях могат да се измерват магнитни полета със стойности от порядъка на 10-4 А/m. Основната им грешка може да се сведе до 1-2%. Те са намерили широко приложение в геофизиката, във военното дело за минотърсачи, магнитно откриване на кораби, в различни уреди за изследване на феромагнитни материали, в магнитната дефектоскопия и др.

2. Квантови преобразователи.

Тези преобразователи се основават на явления, обяснени или открити с помощта на квантовата механика. Приложението им се разширява непрекъснато поради някои особено ценни техни качества: висока точност, достатъчно висока чувствителност, относителна устойчивост на странични паразитни влияния и пр.

Тук ще се разгледа само принципът на действие на квантовите преобразователи, които използват явлението ядрен магнитен резонанс и почиват на метода на резонансното поглъщане.

Ако парамагнитното вещество се помести в постоянно магнитно поле, ядрата на веществото, които притежават магнитен момент и момент на количеството на движение, ще започнат да прецесират около вектора на напрегнатостта на постоянното магнитно поле с честота ω съгласно съотношението:
(1) ω=γ.В,
където γ - жиромагнитно отношение, В - индукцията на постоянното магнитно поле. За да се определи В, е нужно най-напред да се фиксира и след това измери честотата ω. Това именно може да стане чрез ядрения магнитен резонанс.

Където ПП - първичен измерител; ВЧБ - високо честотна бобина; ГВЧ - генератор за висока честота
На фигурата е показана структурната схема на устройство, предназначено за измерване на магнитна индукция, построено на принципа на ядрения магнитен резонанс.
Чрез изменение стойността на капацитета С неговата честота може да се изменя в широки граници и по този начин да се постигне състояние на ядрен магнитен резонанс. Като се измери честотата посредством честометъра Ч и се използва формула (1), в която константата γ е показана, лесно може да се определи индукцията В между полюсите на постоянния магнит. Откриването на резонанса става чрез наблюдение амплитудата на напрежението с висока честота. За получаване на постоянен сигнал за състоянието на резонанса в схемата е предвидено допълнително намагнитване на ПП с променливо поле с ниска честота. Това се постига чрез модулираща бобина МБ и източника на модулиращо поле ИМП. Както се вижда от схемата, високочестотното напрежение след усилване в усилвателя за висока честота УВЧ, модулиране в ДМ и усилване в ниско честотния усилвател УНЧ се подава на вертикалните отклоняващи електроди на електронно лъчевия осцилоскоп ЕО. На хоризонталните отклоняващи електроди се подава напрежение, синхронизирано с напрежението на модулацията. На екрана на осцилографа ще се появи крива със симетрично разположени минимуми само при такива стойности на високата честота, при която за нулеви стойности на В~ настъпва ядреният магнитен резонанс.

На фигурата са показани напреженията на изходите на отделни блокове от структурната схема, които изясняват механизма на появяване на кривата върху екрана на осцилоскопа.

3. Галваномагнитни преобразователи.
При този тип преобразователи изходния сигнал възниква вследствие на магнитното поле върху движещите се заряди. Най-разпространените галванометрични преобразователи са преобразователите на Хол и магмниторезисторите.

Преобразователи на Хол.

Представляват пластинка от полупроводников материал. Ефектът на Хол се състои в появата на напрежение Uh между противоположните страни на пластинката, ако през нея се пропусне ток и се помести в обсега на магнитно поле. Посоките на тока, вектора на магнитната напрегнатост и е.д.н на Хол са взаимно перпендикулярни. Тези съотношения се определят от равенството:
(1) Uh=γIB,
където γ - чувствителността на холотрона, В - индукцията на полето, в което е поместен преобразователят, I - токът през преобразователя. Чувствителността им е от порядъка на 0.5 - 30V/AT.

Вижда се, че холотроните са преобразователи на две входни величини - едната електрическа (I), а другата магнитна (В) - в електрическо напрежение. Тъй като електрическите величини се преобразуват лесно в магнитни, холотроните могат да се използват и за умножаване на електрически величини.

От формула (1) се вижда, че ако двете съумножими величини (I,B) са постоянни, изходното напрежение ще бъде постоянно; ако само едната от тях е променлива, изходното напрежение ще бъде променливо.

В случай, че I и В са променливи и с еднаква честота, напрежението Uh ще има постоянна и променлива съставяща с удвоена честота.

Най-характерни за холотроните са грешките от изменение на околната температура и от нееквипотенциалност. Освен това зависимостта Uh(B) не е точно линейна , защото чувствителността γ зависи до известна степен от магнитната индукция.

Като преобразователи на магнитни величини в електрически холотроните намират приложение за измерване на постоянни и променливи магнитни полета.

При измерване на променливи полета токът I е постоянен. Тогава изходното напрежение е Uh съвпада по форма и честота с магнитното поле. Това съществено различава холотроните от индукционните преобразователи, в които изходното напрежение е пропорционално на първата производна на магнитната величина. Чрез холотрони се измерват и високочестотни полета.
Магниторезистори. Тяхното действие се основава на ефекта на Гаус, който се състои в промяната на електрическото съпротивление на проводниците под действие на магнитното поле. Имат много голяма чувствителност. Околната температура влияе значително върху магниторезосторите.

На фигурата е показана зависимостта на относителното изменение на съпротивлението от индукцията . При малки индукции тя е квадратична, а при индукция над 0.3 - 0.5 Т - линейна. Магниторезисторите се използват за измерване както на големи, така и на малки постоянни и променливи магнитни индукции.

4. Магнитно-механични преобразователи.



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Измерване на магнитни величини 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.