Измеритель магнитной индукции Ш1-9 (Ш19, Ш1 9)
Переносной прибор, предназначенный для измерения индукции постоянных полей магнитов, электромагнитов и соленоидов с высокой точностью в лабораторных и цеховых условиях.
Диапазон измерения: от 25 до 2500 мТл.
Измерители магнитной индукции Ш1-9 представляют собой переносной прибор, предназначенный для измерения индукции постоянных полей магнитов, электромагнитов и соленоидов с высокой точностью в лабораторных и цеховых условиях.
Рабочие условия эксплуатации прибора Измеритель магнитной индукции Ш1-9: температура окружающей среды от 278 до 313 К (от 5 до 40° С); относительная влажность воздуха до 98% при температуре 298 К (25° С); атмосферное давление от 60 до 106 кПа (от 450 до 800 мм рт. ст.); напряжение питающей сети (220±22) В, частотой (50±0,5) Гц.
Диапазон измерения магнитной индукции постоянных магнитных полей - от 25 до 2500 мТл в межполюсных зазорах постоянных магнитов и электромагнитов. Весь диапазон измеряемых индукций перекрывается пятью сменными преобразователями. Пределы измерения магнитной индукции для каждого преобразователя с учетом перекрытия и запаса по краям диапазона приведены в табл. 1.
Таблица 1
Диапазон измерения магнитной индукции полей соленоидов от 57 до 700 мТл. Весь диапазон измеряемых индукций перекрывается двумя сменными преобразователями. Пределы измерения для каждого преобразователя с учетом перекрытия и запаса по краям диапазона приведены в табл. 2.
Таблица 2
Прибор Ш1-9 имеет встроенный цифровой индикатор отсчета вели чины измеряемого магнитного поля в единицах магнитной индукции, а также выход для подключения внешнего частотомера. При этом разность результатов измерения частоты встроенным цифровым индикатором и частотомером не превышает ±(0,003+0,1/Визм) % где Визм - показания цифрового индикатора.
Прибор Ш1-9 имеет встроенный осциллографический индикатор для наблюдения сигнала ЯМР, а также выход для подключения внешнего осциллографа. При этом разность показаний при работе с осциллографом и внутренним индикатором сигнала ЯМР не превышает ±0,003% от измеряемого значения магнитной индукции.
Прибор Ш1-9 обеспечивает измерение магнитной индукции в полях с неоднородностью до 0,05% на 1 см. При этом отношение сигнала к шуму не менее 1,5. Погрешность при измерении магнитной индукции не превышает:
1) ±(0,01 + 0,1/Визм) % при неоднородности магнитного поля не более 0,02 % на 1 см, где Визм - измеряемая магнитная индукция, мТл;
2) ±0,1% при неоднородности магнитного поля в пределах (0,02-0,05)% на 1 см.
Прибор Ш1-9 обеспечивает контроль уровня напряжения высокой частоты, контроль УПТ, тока модуляции и выходного напряжения фазового детектора, а также контроль калибровки цифрового индикатора и установки луча осциллографического индикатора. Максимальная индукция поля модуляции, создаваемого преобразователями, не менее 1 мТл. Прибор Ш1-9 обеспечивает автоматическое поддержание условий ЯМР при изменении магнитной индукции на ±0,05% для значений магнитной индукции от 100 до 700 мТл при неоднородности поля не более 0,02% на 1 см и отношении сигнала к шуму не менее 5. При этом погрешность измерения магнитной индукции не превышает ±0,02%.
Прибор Ш1-9 обеспечивает автоматический поиск сигнала ЯМР при измерении магнитной индукции постоянных магнитных полей от 50 до 500 мТл в межполюсных зазорах постоянных магнитов и электромагнитов при неоднородности поля не более 0,02% на 1 см и отношении сигнала к шуму не менее 5.
Прибор Ш1-9 обеспечивает полуавтоматический поиск сигнала ЯМР при измерении магнитной индукции постоянных магнитных полей от 50 до 500 мТл в межполюсных зазорах постоянных магнитов и электромагнитов. Прибор Ш1-9 обеспечивает на гнездах ФД "┴" управляющее напряжение для системы стабилизации полей электромагнитов не менее плюс 1В и не более минус 1В при нагрузке 1кОм и отношении сигнала к шуму не менее 5.
Значение частоты выходного напряжения на гнезде "5 МГц" равно (5±25·10-6) МГц. Прибор Ш1-9 обеспечивает технические характеристики по истечении времени установления рабочего режима, равного 15 мин. Прибор Ш1-9 допускает непрерывную работу в рабочих условиях в течение 8 ч при сохранении своих технических характеристик. Время непрерывной работы не включает в себя время установления рабочего режима.
Питание прибора Ш1-9 осуществляется от сети переменного тока напряжением (220±22) В, частотой (50±0,5) Гц. Мощность, потребляемая от сети при номинальном напряжении, не более 120 ВА. Габаритные размеры, мм, не более: генератора - 330x223x338; индикатора - 330x183x338; ящика укладочного для генератора - 580x301x446; ящика укладочного для индикатора - 580x301x446; ящика транспортного для генератора -752х532х560; ящика транспортного для индикатора - 752x532x560. Масса, кг, не более: генератора - 13; индикатора - 10; генератора и комплекта ЗИП в транспортном ящике - 70; индикатора в транспортном ящике - 60.
Приборы для измерения магнитной индукции и напряженности магнитного поля (далее - МП ) называются тесламетрами (Тм) , по аналогии с измеряемой величиной. Процесс измерения магнитных величин более сложный, чем определение электрических величин, соответственно и приборы и схемы тоже сложнее.
Наиболее распространенными магнитоизмерительными приборами для определения индукции и напряженности являются: Тм с преобразователем Холла, ферромодуляционный и ядерно-резонансный тесламетр.
Тм с преобразователем Холла определяют параметры средних (от 10-5 до 10-1 Тл) и сильных (10-1 до102 Тл) МП . Принцип работы таких тесламетров основан на появлении ЭДС в полупроводниках, помещенных в зону влияния МП .
При этом вектор магнитной индукции искомого МП должен быть перпендикулярен пластине полупроводника.
Через тело полупроводника протекает электрический ток I . В результате на боковых гранях пластины образуется разность потенциалов, которую называют ЭДС Холла. ЭДС определяется компенсационным методом или милливольтметром, шкала которого градуирована в теслах. На практике ЭДС Холла зависит от следующих параметров:
Ех=С*I*B;
где С
– коэффициент, учитывающий конструктивные параметры пластины полупроводника;
I
– сила тока, А;
В
– магнитная индукция, Тл.
Зная силу тока I , коэффициент С и значение Ех , прибор градуируют в единицах измерения МП , при условии, что сила тока постоянна.
Тм с преобразователем Холла просты в применении, имеют небольшие размеры, что позволяет применять их при измерениях в малых зазорах. С их помощью определяют параметры постоянных, переменных и импульсных полей.
Пределы измерения обычного прибора от 2*10-3 до 2 Тл, с относительной погрешностью ±1,5–2,5%.
Вторым видом приборов для определения характеристик МП
является ферромодуляционный тесламетр (ФМТ)
. Используют ФМТ для измерения слабых и средних, постоянных и переменных (до 1кГц) МП
.
В основу работы ФМТ заложено свойство пермаллоевых сердечников С, изменять свое магнитное состояние, при одновременном воздействии на них постоянного и переменного МП .
Наиболее широкое применение в схеме измерения рис.2 нашли дифференциальные ферромодуляционные преобразователи. Генератор Г служит для создания переменного МП , которое посредствам катушек ω влияет на сердечники С.
В связи с тем, что эти катушки включены встречно, т. е. конец одной совпадает с другой, ЭДС в цепи индикаторной катушки ωи отсутствует.
Если внести сердечники С в постоянное МП (измеряемое поле), так чтобы вектор магнитной индукции был параллелен оси сердечников, в измерительной обмотке появится ЭДС. Это явление происходит благодаря физическим свойствам пермаллоя, изменять свое магнитное состояние под воздействием двух разнородных полей.
Итак, под влиянием поля В_ , на входе избирательного усилителя ИУ, на ряду с нечетными гармониками, появятся четные. В частности ЭДС второй гармоники имеет прямую зависимость от напряженности МП Н и магнитной индукции В_ .
Е2 ≈ kH;
E2 ≈ k1B
.
где k
и k1
– коэффициенты, учитывающие конструкционные особенности сердечников, частоту и напряженность поля возбуждения ω;
Н
– измеряемая напряженность МП
;
В_
- измеряемая индукция.
Синхронный выпрямитель получает с выхода ИУ усиленный сигнал ЭДС второй гармоники, преобразует ЭДС в пропорциональный ей (а значит и Н и В_ ) ток компенсации Iк .
Ток компенсации, протекая по компенсирующим обмоткам ωк , создает компенсирующее поле Вк , которое стремится уравновеситься с В_, и имеет встречное направление. Миллиамперметр, по которому также протекает ток Iк , градуирован в теслах.
Ферромодуляционные тесламетры имеют высокую чувствительность, точность, и могут быть использованы для непрерывных измерений параметров магнитного поля. Пределы измерения ФМТ от 10-6 до 1 мТл, с погрешностью от 1 до 5%.
Тесламетры с квантовыми магнитоизмерительными преобразователями
используют для измерения средних и слабых МП
, постоянных и переменных частотой до 20 кГц полей. Принцип действия квантовых магнитоизмерительных преобразователей заключается во взаимодействии ядер молекул вещества с МП
.
На рис.3 представлена схема распространенного ядерно-резонансного преобразователя. В колбе находится рабочее вещество. По средствам генератора высокой частоты ГВЧ и катушки, охватывающей витками колбу, к рабочему веществу приложено переменное МП .
Взаимодействие ядер с МП называется прецессией. Итак, в колбе частицы прецессируют вокруг вектора магнитной индукции переменного поля.
Под прямым углом, на колбу с рабочим веществом, начинает действовать измеряемое постоянное МП В_ . Плавно изменяя частоту переменного поля, добиваются ядерного магнитного резонанса – совпадения частоты прецессии с частотой переменного поля. Резонанс заключается в увеличении амплитуды прецессии.
Этот процесс сопровождается поглощением части энергии переменного ВЧ поля, что приводит к изменению добротности катушки, а соответственно и изменению напряжения на ее концах.
Явление резонанса можно наблюдать на экране электронного осциллографа ЭО, на горизонтальный вход которого подается напряжение ГНЧ, а на вертикальный – выпрямленное напряжение рабочей катушки. ГНЧ питает током низкой частоты катушку модуляции Км, которая служит для модуляции магнитной индукции В_ .
Ядерно-резонансные тесламетры являются самыми точными, их относительная погрешность составляет 0,001–0,1%, в области значений 10-2–10 Тл.
Измеритель магнитной индукции АТТ-8701 предназначен для измерения параметров магнитных полей в промышленности, материаловедении, электротехнике, а также в лабораторных исследованиях. АТТ-8701 имеет возможность проводить измерения постоянных и переменных (с частотой 40 Гц…10 кГц) магнитных полей. Прибор укомплектован оригинальным одноосевым датчиком, который обладает большей чувствительностью, чем традиционные сенсоры на эффекте Холла .
Основные характеристики
- Микропроцессорное управление
- Датчик - одноканальный
- Дисплей 4-х разрядный жидкокристаллический с подсветкой, размер 58х34 мм
- Фиксация текущего, максимального и максимального среднего значения
- Относительное измерение
- Питание 9 В (6 батарей типа ААА) или сетевой адаптер DC 9 В
- Габаритные размеры: базовый блок 173х68х42 мм, датчик 177х29х17 мм
- Масса 428 г
- Габаритные размеры в упаковочной таре 250х75х290, вес 1 кг.
Данный прибор совместно с преобразователем интерфейсов и программным обеспечением или на ПК (ОС Windows), и или для планшетов и мобильных устройств с ОС Android, реализует автоматизированные измерения параметров магнитных полей и разнообразную математическую обработку и сохранение результатов измерений.
Технические характеристики
- Диапазон измерений: -3000 мГс до 3000 мГс (-300…300 мкТл).
- Разрешение:
0.1 мГс (-199,9…199,9 мГс)/0.01 мкТл (-19,99…19,99 мкТл)
1 мГс (>199.9 мГс и <-199.9 мГс)/0.1 мкТл (>19.99 мкТл и < 19.99 мкТл) - Частота измеряемого переменного магнитного поля 40 Гц…10 кГц
- Погрешность измерения ±(2%+2 мГc)
- Частота опроса 1 раз в секунду
- Единицы измерения: мГс, мТл
- последовательный интерфейс RS232 с возможностью подключения к ПК через порт USB с помощью преобразователя интерфейса и широкой программной обработкой данных с помощью программ и на ПК с использованием ОС Windows или и для планшетов и мобильных устройств с ОС Android.
Стандартная комплектация
- Прибор
- Датчик
- Футляр для переноски
- Руководство пользователя
- Программное обеспечение
Для загрузки программного обеспечения нажмите кнопку «Загрузить» или перейдите в раздел « » ->
Дополнительная комплектация
- Преобразователь интерфейсов USB-RS232 (TTL) Актаком АСЕ-1025
- Комплект регистрации данных Актаком АМЕ-1025 (состоит из преобразователя интерфейсов Актаком АСЕ-1025 и программного обеспечения AKTAKOM Data Logger Monitor-W)
- Программное обеспечение
Программное обеспечение в стандартной поставке не имеет физического носителя и может быть загружено на сайте в разделе « » после приобретения и регистрации прибора с указанием его серийного номера.
Для загрузки программного обеспечения нажмите кнопку «Загрузить» или перейдите в раздел « » -> « », затем авторизуйтесь, указав свой логин и пароль. Если Вы ранее не регистрировались на сайте , пройдите по ссылке «Зарегистрироваться» и укажите все необходимые данные.
В случае утраты программного обеспечения его загрузка осуществляется за дополнительную плату. Программное обеспечение может быть поставлено на физическом носителе (компакт-диске). Запись программного обеспечения на носитель (компакт-диск) и его доставка осуществляются за дополнительную плату.
|
|
Описание органов управления измерителя магнитной индукции АТТ-8701
Статьи о продукции АКТАКОМ
Современные ручные недорогие приборы во многих случаях имеют интерфейсы для подключения к персональному компьютеру (ПК). Наличие такого интерфейса создает возможность использования такого бюджетного прибора в качестве универсального регистратора в измерительной лаборатории. В большинстве недорогих приборов используется давно и хорошо известный протокол RS-232, а предлагаемое программное обеспечение (ПО) является очень примитивным. Эти два фактора являются сдерживающими для полноценного применения ручных приборов в качестве мобильных регистраторов. В современных компьютерах, особенно в ноутбуках, интерфейс RS-232 встречается всё реже и реже, а ограниченность ПО не позволяет полноценно использовать результаты измерений. Модельный ряд современных бюджетных измерителей неэлектрических величин АКТАКОМ серии ATT имеет интерфейс RS-232 и может использоваться в качестве основы для построения многофункциональной регистрирующей лаборатории. Специально для данной группы приборов выпускается универсальное интерфейсное решение для связи с ПК — интерфейсные модули из серии ACE-1025, ACE-1026, ACE-1027, которые обеспечивают подключение приборов этой группы по интерфейсу USB. Фирменное программное обеспечение «Вашей USB-лаборатории AKTAKOM» - AKTAKOM Data Logger Monitor позволяет эффективно использовать указанные выше приборы в качестве многофункциональной регистрирующей лаборатории.
Вопросы и ответы
Какие материалы для данного прибора доступны на сайте АКТАКОМ? |
|---|
Для этого прибора после его регистрации на сайте АКТАКОМ с указанием серийного номера доступно для загрузки/прочтения: Программное обеспечение
Документация
|
Как произвести измерения в постоянном и переменном магнитных полях с помощью измерителя магнитной индукции АТТ-8701? |
|---|
Расположение датчика в постоянном магнитном поле:
Расположение датчика в переменном магнитном поле:
|
Как провести относительные измерения с помощью измерителя магнитной индукции АТТ-8701? |
|---|
|
До начала проведения измерений нажмите кнопку UNIT/ZERO и, не отпуская ее, удержите около 2 секунд. Прибор произведет установку относительного нуля и в левой верхней части дисплея загорится символ «0».
Для выхода из режима относительных измерений повторно нажмите и удержите в течение 2-х секунд. Прибор выйдет из режима относительных измерений и символ «0» исчезнет с дисплея. Пример подключения представлен на иллюстрации:
Требования к Android для работы с USB-устройствами Для того, чтобы ваш компьютер (планшет, смартфон) на базе ОС Android мог работать с подключаемыми к нему приборами с интерфейсом USB, он должен отвечать трём требованиям:  Эта утилита также может в некоторых случаях установить в системе нужные разрешения. Найдите «USB Host Diagnostics» в установленных приложениях и запустите его. Диагностика функций USB Host кнопкой «Start Diagnostics»
По окончании процесса диагностики утилита выдаст информацию о Вашем мобильном устройстве.
Далее необходимо установить программное обеспечение AKTAKOM Smart Data Monitor (ASDM) бесплатное и Aktakom Smart Data Logger (ASDL) платное. Программное обеспечение доступно для установки на GooglePlay После подключения прибора и разрешения приложению взаимодействовать с usb-портом планшета
приложение начнет автоматически обрабатывать данные, получаемые с прибора.
Реализовано «Горячее» подключение канала при считывании данных, однако горячее подключение прибора не поддерживается, по этой причине соединение всех компонентов с планшетным ПК необходимо производить до запуска ПО. 2. Вы также можете ознакомиться с руководством по эксплуатации в режиме чтения и до приобретения прибора. Для этого необходим специальный идентификатор, который можно получить, заполнив заявку на сайте АКТАКОМ или сделав запрос в online-консультанте нашего сайта* с указанием модели прибора, которая Вас интересует. Срок действия идентификатора для чтения руководства по эксплуатации ограничен, но может быть продлён по Вашему запросу. 3. Если у Вас есть технические вопросы по характеристикам или возможности применения данного оборудования до его приобретения просим обратиться к консультантам . 4. Бумажная версия руководства по эксплуатации (РЭ) выдается вместе с приобретённым оборудованием. В случае утери бумажной версии Вы можете бесплатно читать руководство по эксплуатации на сайте www.сайт (после регистрации прибора с указанием его серийного номера) или получить бумажную копию за дополнительную плату. * в рабочее время по рабочим дням |
Изделие зарегистрировано в Госреестре под номером 23633-02
Назначение и область применения
Измеритель магнитной индукции ИМИ-М предназначен для измерения нормальной составляющей магнитной индукции у поверхности полюсов постоянных магнитов, одиночных или собранных в блоки магнитных сепараторов для промышленности хлебопродуктов.
Условия эксплуатации:
Измерители предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от +5 °С до + 40 °С и относительной влажности воздуха (65 ± 15)%.
Описание
По своей конструкции измеритель магнитной индукции представляет собой переносной многодиапазонный прибор с магнитоэлектрическим механизмом.
Принцип действия измерителя магнитной индукции основан на эффекте Холла. Для защиты от внешних воздействий и удобства измерений преобразователь Холла размещен внутри зонда, выполненного из немагнитного материала.
Расстояние пластины преобразователя Холла от наружного торца зонда определяется конструкцией и равно 0,6 мм.
Электрическая схема измерителя магнитной индукции вместе с блоком питания смонтирована внутри металлического корпуса. На верхней крышке корпуса установлен показывающий прибор - микроамперметр М 1690 А.
На корпус измерителя магнитной индукции выведены органы настройки и регулировки. Камера для установки элементов питания расположена под нижней крышкой измерителя.
Основные технические характеристики
Измеритель магнитной индукции обеспечивает:
Диапазон измерения магнитной индукции постоянных магнитных полей 0-1000 мТл;
Предел допускаемого значения основной погрешности измерителя при температуре +20°С ± 2°С не более 2,5% на пределах «200 мТл» и «500 мТл» и не более 4% на пределе «1000 мТл»,
Предел допускаемого значения дополнительной погрешности измерителя, вызванной отклонением температуры окружающей среды от нормального значения, не более 4 % на Ю°С.
Время успокоения подвижной части измерителя Погрешность установки нуля измерителя Время установки рабочего режима измерителя Продолжительность непрерывной работы измерителя Габаритные размеры: Масса измерителя
Знак утверждения типа
не более 4 с. ± 0,5 дел. 5 мин. не менее 15 мин. 140x160x100 мм.
не более 1,3 кг.
Знак утверждения типа наносится на титульный лист паспорта и руководства по эксплуатации измерителя магнитной индукции ИМИ-М над наименованием предприятия-изготовителя типографским способом и на лицевую панель прибора рядом с обозначением типа шелкографией или гравировкой. Формы и размеры знака по ПР 50.2.009-94.
Комплектность
В комплект поставки входят:
Измеритель с зондом
Паспорт и руководство по эксплуатации
1 шт.; 1 шт.
Поверка
Поверка измерителя магнитной индукции ИМИ-М производится в соответствии с рекомендацией МИ 2185 «ГСИ. Тесламетры постоянных магнитных полей в диапазоне 0,01.. .2 Тл. Методика поверки».
Межповерочный интервал - 12 месяцев.
Тесламетр - магнитоизмерительный прибор для измерения магнитной индукции, шкала которого градуирована в единицах магнитной индукции - теслах.
Магнитоизмерительным преобразователем в рассматриваемом приборе является гальваномагнитный преобразователь Холла, в котором под действием магнитного поля возникает ЭДС.
К гальваномагнитным относится также магниторезистивный преобразователь, в котором используется изменение его электрического сопротивления в магнитном поле.
Принцип действия тесламетра с преобразователем Холла поясняется рис. 10-3, где ПХ - преобразователь Холла; У - усилитель.
Преобразователь представляет собой пластину из полупроводника, по которой протекает ток При помещении пластины в магнитное поле, вектор магнитной индукции В которого перпендикулярен плоскости пластины, на боковых гранях ее возникает разность потенциалов - ЭДС Холла
где С - постоянная, зависящая от свойств материала и размеров пластины; I - сила тока; В - магнитная индукция.
После усиления ЭДС Холла измеряется компенсатором постоянного тока или милливольтметром шкала которого может быть градуирована в единицах магнитного потока при условии постоянства силы тока.
Тесламетры с преобразователем Холла просты в эксплуатации, позволяют измерять магнитную индукцию или напряженность постоянных, переменных (в широком диапазоне частот) и импульсных магнитных полей. Преобразователи Холла имеют малые размеры, что позволяет проводить измерение индукции в малых зазорах.
Выпускаемые промышленностью тесламетры с преобразователем Холла имеют более сложные схемы. У серийных тесламетров с преобразователями Холла верхние пределы измерений от до основная приведенная погрешность
Ферромодуляционные тесламетры.
В них используются ферромодуляционные преобразователи (феррозонды), принцип работы которых основан на особенностях изменения магнитного состояния ферромагнитного сердечника при одновременном воздействии на него переменного и постоянного магнитных полей (либо двух переменных полей различных частот) и явления электромагнитной индукции.
Существует много разновидностей ферромодуляционных преобразователей. Наиболее распространенным видом является дифференциальный ферромодуляционный преобразователь.
На рис. 10-4 приведена схема ферромодуляционного тесламетра, в котором имеет место уравновешивающее
Рис. 10-3. Схема тесламетра с преобразователем Холла
Рис. 10-4. Схема ферромодуляционного тесламетра
преобразование с компенсацией (уравновешиванием) магнитной индукции (напряженности) измеряемого магнитного поля.
Дифференциальный ферромодуляционный преобразозатель ФМП состоит из двух идентичных по размерам и свойствам пермаллоевых сердечников С, одинаковых, включенных встречно, обмоток возбуждения которые питаются переменным током от генератора Г.
Оба сердечника охватывает индикаторная обмотка При отсутствии постоянного поля ЭДС на зажимах индикаторной обмотки равна нулю, так как потоки, создаваемые обмотками одинаковы и направлены встречно. Если на переменное поле (поле возбуждения) наложить постоянное поле (измеряемое) вектор которого параллелен оси сердечника, то кривая переменной составляющей индукции В станет несимметричной относительно оси времени, т. е. в составе этой кривой наряду с нечетными появятся четные гармоники, причем степень асимметрии зависит от значения Значение ЭДС четных гармоник, индуцированной в индикаторной обмотке, в частности ЭДС второй гармоники, зависит от значения напряженности или магнитной индукции постоянного (измеряемого) магнитного поля.
Электродвижущая сила второй гармоники является линейной функцией составляющей магнитной индукции (или напряженности) постоянного магнитного поля, параллельной оси преобразователя, т. е.
где и - коэффициенты преобразования, зависящие от параметров ферромодуляционного преобразователя, частоты и значения напряженности поля возбуждения; - измеряемая магнитная индукция; - напряженность магнитного поля.
Выходной сигнал индикаторной обмотки (ЭДС четных гармоник) поступает на вход избирательного усилителя усиливающего вторую гармонику, затем синхронный выпрямитель синхронизируемый генератором Г. Синхронный выпрямитель преобразует ЭДС второй гармоники в пропорциональный ей, а следовательно, и измеряемой постоянный ток который протекает через обмотку обратной связи размещаемую на ферромодуляционном преобразователе и создающую компенсирующее поле с индукцией Благодаря уравновешивающему преобразованию устанавливается такая сила тока чтобы поле с индукцией стало равным по значению и обратным по направлению измеряемому с индукцией т. е. происходит автоматическая компенсация измеряемого поля компенсационным Миллиамперметр, включенный в цепь обмотки обратной связи, градуируют в единицах измеряемой величины - теслах или амперах на метр.
Приборы с ферромодуляционными преобразователями обладают высокой чувствительностью, высокой точностью измерения, позволяют вести непрерывные измерения, что обусловило их широкое распространение (в частности, для измерения магнитного поля Земли).
Ферромодуляционные тесламетры используют для измерения магнитной индукции (или напряженности магнитного поля) в малых постоянных и низкочастотных переменных магнитных полях.
Диапазон измерений такими приборами лежит в пределах от до погрешность измерения от 1,0 до 5 %.
В настоящее время находят все более широкое применение цифровые ферромодуляционные тесламетры, которые имеют повышенную точность и быстродействие.
Ядерно-резонансные тесламетры.
В этих тесламетрах используется разновидность квантового магнитоизмерительного преобразователя. Квантовыми называют магнитоизмерительные преобразователи, действие которых основано на взаимодействии микрочастиц (атомов, ядер атомов, электронов) с магнитным полем.
Существует несколько разновидностей квантовых преобразователей. Рассмотрим принцип действия одного из них - ядерно-резонансного преобразователя, позволяющего измерять магнитную индукцию с высокой точностью.
Ядерно-резонансный преобразователь действует следующим образом. Ядра атомов вещества, обладающие не только моментом количества движения, но и магнитным моментом, при помещении во внешнее магнитное поле начинают прецессировать вокруг вектора магнитной индукции внешнего поля.
Частота прецессии ядер атомов вещества связана с магнитной индукцией В внешнего поля соотношением
где у - гиромагнитное отношение (отношение магнитного момента ядра атома к моменту количества движения).
Следовательно, измерив частоту прецессии, можно определить значение магнитной индукции. Гиромагнитное отношение определено для ядер атомов некоторых веществ с высокой точностью (например, для ядер водорода погрешность составляет Измерение частоты может быть выполнено с погрешностью, не превышающей Таким образом, рассматриваемый преобразователь может обеспечить измерение магнитной индукции с высокой точностью.
Для измерения частоты прецессии используют различные методы. Один из них основан на явлении ядерного магнитного резонанса.
Упрощенная структурная схема прибора, в котором использовано явление ядерного магнитного резонанса, приведена на рис. 10-5, где ЯРП - ядсрно-резонансный преобразователь, состоящий из ампулы Л с рабочим веществом (например, водный раствор и охватывающей ее катушки - генератор высокой частоты; - генератор низкой частоты; - модуляционная катушка; В - выпрямитель; - электронный осциллограф; - частотомер.
Если на измеряемое постоянное поле наложить под углом 90° переменное поле частоту которого можно плавно изменять, то при совпадении частоты прецессии с частотой переменного поля будет наблюдаться явление ядерного магнитного резонанса - амплитуда прецессии возрастет и достигнет максимального значения. Увеличение амплитуды прецессии сопровождается поглощением ядрами вещества части энергии высокочастотного поля, что приводит к изменению добротности катушки, а следовательно, и к изменению напряжения на ее концах (катушка К является элементом колебательного контура генератора Для того чтобы иметь возможность наблюдать это изменение на экране осциллографа, необходимо создать условия для его периодического повторения, что достигается путем модуляции измеряемой магнитной индукции с помощью катушки питаемой током низкой частоты от генератора Момент резонанса (равенство частот прецессии и напряжения генератора может быть зафиксировано с помощью электронного осциллографа, на
Рис. 10-5. Схема ядерно-резонансиого тесламетра
вертикальный вход которого подают после выпрямления напряжение с катушки на горизонтальный - напряжение модуляции (напряжение ГНЧ). Резонансная кривая наблюдается на экране осциллографа два раза за период модуляции. Частота прецессии определяется путем измерения частоты генератора ГВЧ в момент резонанса.
Ядерно-резонансные тесламетры имеют диапазон измерений основная приведенная погрешность для различных приборов находится в пределах
Ядерно-резонансные тесламетры в сочетании со специальными преобразователями силы тока в напряженность магнитного поля применяют для измерения больших токов с высокой точностью.
В последние годы для создания магнитоизмерительных приборов используют явление сверхпроводимости, которое в сочетании с эффектами Мейснера, Джозефсона и др. позволяет создавать приборы уникальной чувствительности, высокой точности и быстродействия.
Рассмотрим принцип действия одного из таких приборов. Магнитоизмерительный преобразователь представляет собой сплошной цилиндр из сверхпроводящего материала, на который намотана обмотка. На цилиндре, помещенном в измеряемое магнитное поле, имеется нагреватель, который обеспечивает периодический, с частотой 1 МГц, нагрев и охлаждение его до температуры больше или меньше критической для данного сверхпроводящего материала. Это приводит к периодическому выталкиванию измеряемого магнитного потока (эффект Мейснера) из объема цилиндра, а следовательно, и изменению потокосцепления его с обмоткой. В результате в обмотке возникает ЭДС, пропорциональная частоте тока нагревателя, числу витков катушки, сечению цилиндра и напряженности измеряемого магнитного поля (измеряется составляющая поля, совпадающая с направлением оси цилиндра).
Прибор состоит из преобразователя, криостата и электронного измерительного устройства, служащего для выделения и измерения ЭДС.
С помощью сверхпроводниковых тесламетров были измерены параметры магнитного поля биотоков сердца и мозга человека
Характеристики серийно выпускаемых тесламетров приведены в табл. 15-9.
Основные направления развития магнитоизмерительных приборов: повышение точности, чувствительности и расширение
функциональных возможностей путем применения новых физических явлений, новых материалов и технологий изготовления магнитоизмерительных преобразователей, а также путем использования средств вычислительной техники и т. п.
Загрузка...