Тема 16: Методи і засоби вимірювання магнітних величин

До магнітних величин відносяться магнітний поток Ф, магнітна індукція В, напруженість магнітного поля Н. Методи вимірювання магнітних величин основані на перетворенні магнітних величин в електричні сигнали.

Найбільш розповсюджені індукційний метод і метод на основі гальваномагнітних ефектів.

Індукційний метод оснований на виникненні е.р.с. у витках котушки при зміні зчепленого з ним магнітного потоку Ф (рис.25 , а).

е = –∆ψ/∆t = — w * ∆Ф / At,

де ψ – потокозчеплення, w – число витків котушки.

Рисунок 25

При однорідному магнітному полі магнітний потік Ф пов'язаний з магнітною індукцією В співвідношенням Ф=В * S, де S – площа перетину котушки потоком.

В повітряному середовищі магнітна індукція В пов'язана з напряжонністю поля Н співвідношенням В=μ₀Н, де μ₀ = 4π * 10 ^–7 Гн / м – магнітна стала.

Отже, індукційний метод дозволяє визначати магнітний потік, магнітну індукцію і напруженість магнітного поля:

В = Ф/S, Н = В/μ₀=Ф/(μоS)

Найпростіша схема веберметра, в основі якого лежить індукційний метод, наведена на (рис.25,б). Основними елементами веберметра є індукційна котушка (W_K) і інтеграційний пристрій ИУ, в якості якого широко використовують магнітоелектричні гальванометри без момента протидії. При внесенні або винесенні індуктивної котушки із магнітного поля відхилення рухомої частини магнітоелектричного вимірювального механізму пропорційне магнітному потоку, зчепленому з витками котушки:

Ф = α * С_Ф / w_К,

де С_Ф – ціна поділки веберметра, w_K – кількість витків вимірювальної котушки.

Промисловістю випускаються магнітоелектричні веберметри

типу М199 та М1119 з ціною ділення відповідно 5* 10^–6 та 10^–4 Вб / поділку. Основна похибка цих приладів лежить в межах ±1,5%.

Із гальваномагнітних ефектів в техніці магнітних вимірювань широке використання знайшов ефект Холла.

Якщо через напівпровідникову пластину (рис.26,а), поміщену в магнітне поле з індукційністю В, пропускати струм І, то між точками х–х’ з'явиться різниця потенціалів Е_X, що називається е.р.с. Холла.

Зв'язок її з магнітною індукцією описується виразом Е_х = S_п В,

де S_п – чутливість перетворювача при номінальному струмі I.

Пристрої для вимірювання магнітної індукції В називається теслаліетрами :

На (рис.26,б) приведена спрощена схема тесламетра з перетворювачем Холла (ДАТ). Перетворювач Холла живиться змінним струмом від генератора Г через трансформатор Тр. Е.р.с. Холла вимірюють компенсаційним методом. Компенсуюча напруга U_К, яка знімається з резистора R1, та е.р.с. Холла Е_х подаються в протифазі на порівняльний пристрій СУ. Переміщенням повзунка резистора R, шкала якого проградуйована в одиницях вимірюваної індукції, досягають нульового показання порівнювального пристрою. Оскільки компенсаційне коло і перетворювач Холла отримують живлення від одного і того ж генератора, виключається похибка від нестабільності частоти та вихідної напруги генератора.

За описаною схемою виконаний промисловий тесламетр типу Ш1–8, який призначений для вимірювання індукції постійних магнітних полів в діапазоні 0,01 – 1,6 Тл. Основна похибка приладу не перевищує ±2%.