Keinot ja menetelmät magneettisten suureiden mittaamiseen

Joskus teknisten ongelmien ratkaisemiseksi tai tutkimustarkoituksiin on tarpeen mitata magneettisia suureita. Tietysti tarvittavan magneettisuuren arvo voidaan määrittää myös epäsuorasti turvautumalla tunnettuihin lähtötietoihin perustuviin kaavoihin. Kuitenkin magneettivuon F, magneettisen induktion B tai magneettikentän voimakkuuden H tarkimman arvon saamiseksi suora mittausmenetelmä on sopivampi. Tarkastellaan magneettisuureiden suoran mittauksen menetelmiä.

Periaatteessa magneettisen arvon mittausmenetelmä voi perustua magneettikenttä virtaan tai johtoon. Magneettikentän aiheuttama voima kytketään sähköiseen prosessiin ja sitten sähköisen mittauslaitteen avulla saadaan mitatun suuren arvo ihmisen havainnointikykyyn sopivassa muodossa.

Magneettisten suureiden mittaamiseen on kaksi päämenetelmää: induktio ja galvanomagneettinen.

Ensimmäinen perustuu EMF:n induktioon magneettivuon muuttuessa, toinen - magneettikentän vaikutukseen virtaan. Katsotaanpa näitä kahta menetelmää erikseen.

Sähkömagneettisen induktion menetelmä

Tiedetään, että kun magneettivuo F ylittää käämin L kierrokset (kun piiriin läpäisevä magneettivuo muuttuu), kelan johtimeen indusoituu EMF (E), joka on verrannollinen magneettisen muutosnopeuteen. flux dF / dt, eli verrannollinen sen arvoon F. Tämä ilmiö kuvataan kaavalla:

Tasaisessa magneettikentässä magneettivuo F on suoraan verrannollinen magneettiseen induktioon B, ja suhteellisuuskerroin on magneettisen induktion viivojen lävistää silmukan S pinta-ala.

Kauempana - magneettinen induktio B osoittautuu suoraan verrannolliseksi magneettikentän H voimakkuuteen magneettivakion μ0 kautta, jos ilmiö tapahtuu tyhjiössä, tai kun otetaan huomioon väliaineen magneettinen permeabiliteetti - myös tämän väliaineen suhteellisen magneettisen permeabiliteetin μ kautta. .

Joten induktiomenetelmän avulla voit löytää arvot: magneettivuo Ф, magneettinen induktio B ja magneettikentän voimakkuus H. Magneettivuon mittauslaitteita kutsutaan verkkomittareiksi tai vuomittareiksi (virrasta flux - flux).

Webermeter koostuu tunnetuilla parametreilla varustetusta induktiokelasta ja DUT-integraattorista. Integrointilaite on magnetoelektrinen galvanometri.

Jos rainamittarin kela tuodaan tai otetaan ulos tilaan, jossa on magneettikenttä, niin rainamittarin mittausmekanismin taipuma (pistepoikkeama tai numeroiden muutos näytöllä) on verrannollinen tämän magneettikentän induktio B.Matemaattinen riippuvuus kuvataan helposti kaavalla:

Galvanomagneettinen menetelmä (Hall-menetelmä)

Tiedetään hyvin, että Amperen voima vaikuttaa virtaa kuljettavaan johtoon, joka sijaitsee ulkoisessa magneettikentässä, ja jos tarkastellaan prosessia tarkemmin, niin Lorentzin voima vaikuttaa johdossa liikkuviin varautuneisiin hiukkasiin.

Joten jos johtava levy asetetaan magneettikenttään ja tasainen tai vaihtovirta kulkee levyn läpi, levyn päissä esiintyy suora tai vaihtuva potentiaaliero. Tätä potentiaalieroa Ex kutsutaan Hall EMF:ksi.

Levyn tunnettujen parametrien perusteella Hallin EMF:n tuntemalla on mahdollista määrittää magneettisen induktion B arvo. Magneettisen induktion mittaamiseen suunniteltua laitetta kutsutaan teslametriksi.

Jos Hall anturi (Hall sensor) teho yhdestä lähteestä ja soveltaa sitten kompensoivaa potentiaalieroa toisesta lähteestä, silloin on mahdollista määrittää Hall emf kompensaattorimenetelmällä käyttämällä vertailijaa.

Laite on melko yksinkertainen: säädettävästä vastuksesta otettu kompensointijännite syötetään vastavaiheessa Hall emf:n kanssa ja siten Hall emf:n arvo määritetään. Kun kompensointipiiri ja Hall-anturi syötetään samasta lähteestä, generaattorin jännitteen ja taajuuden epävakaudesta mahdollisesti aiheutuva virhe eliminoituu.

Hall-antureita käytetään laajalti roottorin asentoantureina sähkömoottoreissa ja muissa koneissa, joissa signaali voidaan saada liikkuvasta kestomagneetista tai magnetoidusta muuntajan sydämestä.Erityisesti Hall-anturi toimii joissakin sovelluksissa eräänlaisena vaihtoehtona mittausvirtamuuntajalle.