Измерване на магнитни величини


Категория на документа: Други



Преобразователите от тази група се характеризират с това, че при тях магнитната енергия се преобразува директно в механично отклонение. Типични представители на преобразователите от този тип са магнито-механичните магнитометри. Действието на магнитометрите се основава на взаимодействието на две намагнитизирани тела.

Ако един магнит се окачи на безмоментна нишка, неговата ос се ориентира по посоката на магнитното поле, в което той се намира. Ако след това в съседство с подвижния магнит се постави втори магнит с ос, перпендикулярно на оста на първия, то подвижния магнит ще се отклони на ъгъл α, който ще се определи с израза:
(1)
където H0 - напрегнатост на началното магнитно поле; HX - напрегнатост на магнитното поле на втория магнит в точка, в която е поставен неподвижния магнит.

От друга страна, напрегнатостта НХ на разстояние r от магнита се определят с:
(2)

Тук ММ е магнитния момент на образеца, а р е коефициент, който отчита неравномерността в неговия обем.

На фигурата е показан прост магнитометър, където 1 - изпитвания образец, 2 - намагнитваща бобина, 3 - ос на подвижния магнит, 4 - бобина. За всички тези състояния, като използват съотношенията (1) и (2) може да се изчисли и магнитния момент ММ. По-нататък, като се вземе под внимание съотношението може да се изчислят и серия от усреднени стойности на намагнитеността J в обема V на образеца.

Доскоро магнито-механичните магнитометри са били използвани твърде вироко при геофизичните изследвания и по-специално за определяне вариациите на земното магнитно поле. В последно време обаче земното магнитно поле се измерва с протонни магнитометри, в които се използват фероиндукционни и ядрено резонансни преобразователи.

Измерване на магнитен поток,
магнитна индукция и интензитет на магнитното поле.

Магнитното поле може да се разглежда самостоятелно само когато е неподвижно и неизменно, т.е статично или квазистатично. Такива магнитни полета се създават чрез постоянни магнитни или с токови контури, обтичани от постоянни или нискочестотни токове.

Основна физична величина характеризираща магнитното поле, е магнитната индукция . Тя е векторна величина, т.е магнитно поле в дадена точка от пространството се характеризира не само с големината на магнитната индукция, но и нейната посока. Измервателната единица за магнитна индукция в системата SI е тéсла (Т).

Тъй като магнитното поле е вектор, може да се въведе понятието поток на вектора на магнитната индукция през някаква повърхност s или накратко магнитен поток Φ:
(1)
Той е скаларна величина, определена чрез скаларното произведение на векторите и .

Ако в дадена област от пространството съществува равномерно магнитно поле, потокът Φ през някаква повърхност s, перпендикулярна на индукцията В, се определя по формулата:
(1а)
Измервателната единица за магнитния поток в SI е вебер (Wb).

Във връзка със закона за електромагнитната индукция е въведено и понятието пълен магнитен поток или потокосцепление:
(2)
където ω е броят на навивките на намотката, обхващаща потока Φ. Подразбира се, че измервателната единица за потокосцепление ще бъде също вебер.

Втора съществена величина, с която се оперира при изследването и оценката на магнитните полета е интензитетът на магнитното поле . Той също е векторна величина, която е непосредствено свързана с особеностите на източника на магнитно поле, но не зависи от средата. Измервателната единица на магнитен интензитет е ампер на метър (А/m). В практиката често се използва и дробната единица ампер на сантиметър (1 А/сm=10-2 A/m).

Основните проблеми, които възникват при измерване на тези величини, са свързани с избора на измерителните преобразователи и показващите уреди. Измервателните преобразователи се избират на основа на техните характеристики и на конкретните условия и изисквания на експеримента.

Разбира се, при решаване на въпроса за преобразователя съществено значение имат и характеристиките, като устойчивост на точността във времето, големината на измервателния преобразовател, неговото влияние върху вида на изследваното магнитно поле, удобство на отчитането, простота на реализирането на преобразователя и на измерването, обем на изследователската работа и пр.

При приложение на индукционни преобразователи за измерване на постоянни магнитни потоци или магнитна напрегнатост най-често като показващ уред се използва балистичен галванометър от магнитоелектрическата система.

Баластичните галванометри са уреди, предназначени за измерване на количеството електричество Q на краткотрайни токови импулси. Образувани са от измерителна бобинака (ИБ), баластичния галванометър (БГ) и съпротивлението r, при които количеството електричество Q е свързано с изменението на магнитния поток ∆Φ, тази връзка се определя от израза: , където ω е борят на навивките на бобината.
Количеството електричество се измерва с балистичния галванометър с балистична константа Сδ; за ∆Φ се получава:
(3) ,
където αm е амплитудата на първото отклонение на подвижната част на галванометъра, а е константа за магнитен поток на галванометъра.
Балистичната константа на галванометъра зависи от съпротивлението r на веригата, в която той е свързан. Поради тази причина константите Сδ и См се определят експериментално. Определянето на константите се нарича още еталониране на галванометъра.

Схемата се състои от два кръга - кръг за измерване 1 и кръг за еталониране 2. в кръга 1 са включени измерителната бобинка, регулируемото съпротивление r1, балистичния галванометър и вторичната бобинка на взаимната индуктивност. Ключа К1 служи за предпазване на галванометъра и се отваря само през време на измерване. В кръга 2 са включени амперметърът А, първичната бобинка на взаимната индуктивност, регулируемото съпротивление r2 за измерване на тока I, ключът К за изменение на посоката на тока и източника на постоянно напрежение U.




Сподели линка с приятел:





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