A mágneses mennyiségek mérésének eszközei és módszerei
Néha műszaki problémák megoldásához vagy kutatási célokra mágneses mennyiségek mérésére van szükség. Természetesen a szükséges mágneses mennyiség értéke közvetve is meghatározható, ismert kiindulási adatokon alapuló képletekhez folyamodva. Az F mágneses fluxus, a B mágneses indukció vagy a H mágneses térerősség legpontosabb értékének meghatározásához azonban a közvetlen mérési módszer alkalmasabb. Tekintsük a mágneses mennyiségek közvetlen mérésének módszereit.
A mágneses érték mérésének módszere elvileg arra alapozható mágneses mező az áramhoz vagy a vezetékhez. A mágneses tér által keltett erőt összekapcsolják az elektromos folyamattal, majd egy elektromos mérőeszköz segítségével az emberi érzékelésnek megfelelő formában megkapják a mért mennyiség értékét.
A mágneses mennyiségek mérésének két fő módszere van: indukciós és galvanomágneses.
Az első az EMF indukcióján alapul, amikor a mágneses fluxus megváltozik, a második - a mágneses mező hatásán az áramra. Nézzük ezt a két módszert külön-külön.
Az elektromágneses indukció módszere
Ismeretes, hogy amikor az L tekercs meneteit az F mágneses fluxus keresztezi (amikor az áramkörbe behatoló mágneses fluxus megváltozik), a tekercsvezetőben EMF (E) indukálódik, amely arányos a mágneses változás sebességével. fluxus dF / dt, azaz arányos az F értékével. Ezt a jelenséget a következő képlet írja le:
Egyenletes mágneses térben az F mágneses fluxus egyenesen arányos a B mágneses indukcióval, az arányossági együttható pedig az S hurok területe, amelyet a mágneses indukció vonalai átszúrnak.
Továbbá - mágneses indukció B egyenesen arányos a H mágneses tér erősségével a μ0 mágneses állandó révén, ha a jelenség vákuumban történik, vagy figyelembe véve a közeg mágneses permeabilitását - ennek a közegnek a relatív μ mágneses permeabilitásával is. .
Tehát az indukciós módszer lehetővé teszi az értékek megtalálását: mágneses fluxus Ф, mágneses indukció B és mágneses térerősség H. A mágneses fluxus mérésére szolgáló eszközöket webmérőknek vagy fluxusmérőknek nevezik (a fluxusból - fluxusból).
A Webermeter egy ismert paraméterekkel rendelkező indukciós tekercsből és egy DUT integrátorból áll. Az integráló eszköz egy magnetoelektromos galvanométer.
Ha a szövedékmérő tekercsét mágneses térbe hozzuk vagy onnan kivesszük, akkor a szalagmérő mérőmechanizmusának elhajlása (ponteltérés vagy számváltozás a kijelzőn) arányos lesz az adott mágneses tér B indukciója.A matematikai függőség könnyen leírható a következő képlettel:
Galvanomágneses módszer (Hall-módszer)
Köztudott, hogy az Amper ereje egy külső mágneses térben elhelyezkedő áramot vezető vezetékre hat, és ha jobban megnézzük a folyamatot, akkor Lorentz ereje a vezetékben mozgó töltött részecskékre hat.
Tehát ha egy vezetőlemezt mágneses térbe helyezünk, és egyen vagy váltakozó elektromos áram halad át a lemezen, akkor közvetlen vagy váltakozó potenciálkülönbség jelenik meg a lemez végein. Ezt az Ex potenciálkülönbséget Hall EMF-nek nevezik.
A lemez ismert paraméterei alapján a Hall EMF ismeretében meg lehet határozni a B mágneses indukció értékét. A mágneses indukció mérésére szolgáló eszközt teslaméternek nevezzük.
Ha Hall-érzékelő (Hall-érzékelő) áramot egy forrásból, majd kompenzáló potenciálkülönbséget alkalmazunk egy második forrásból, akkor komparátor segítségével kompenzátoros módszerrel meghatározható a Hall emf.
A készülék meglehetősen egyszerű: az állítható ellenállásról vett kompenzációs feszültséget a Hall emf-el ellenfázisban kapcsoljuk, és így határozzuk meg a Hall emf értékét. Ha a kompenzációs áramkört és a Hall-érzékelőt ugyanabból a forrásból táplálják, akkor a generátor feszültségének és frekvenciájának instabilitásából eredő hiba megszűnik.
A Hall-érzékelőket széles körben használják rotorhelyzet-érzékelőként elektromos motorokban és más gépekben, ahol mozgó állandó mágnesről vagy mágnesezett transzformátormagról lehet jelet nyerni.Különösen a Hall-érzékelő bizonyos alkalmazásokban a mérőáram-transzformátor egyfajta alternatívájaként működik.