Μέσα και μέθοδοι μέτρησης μαγνητικών μεγεθών

Μερικές φορές, για την επίλυση τεχνικών προβλημάτων ή για ερευνητικούς σκοπούς, είναι απαραίτητο να μετρηθούν μαγνητικά μεγέθη. Φυσικά, η τιμή της απαιτούμενης μαγνητικής ποσότητας μπορεί να προσδιοριστεί και έμμεσα με την προσφυγή σε τύπους που βασίζονται σε γνωστά αρχικά δεδομένα. Ωστόσο, για να ληφθεί η πιο ακριβής τιμή της μαγνητικής ροής F, της μαγνητικής επαγωγής B ή της έντασης του μαγνητικού πεδίου H, η μέθοδος άμεσης μέτρησης είναι καταλληλότερη. Ας εξετάσουμε τις μεθόδους άμεσης μέτρησης μαγνητικών μεγεθών.

Κατ 'αρχήν, η μέθοδος μέτρησης της μαγνητικής τιμής μπορεί να βασίζεται μαγνητικό πεδίο στο ρεύμα ή στο καλώδιο. Η δύναμη που προκαλείται από το μαγνητικό πεδίο συνδέεται με την ηλεκτρική διαδικασία και, στη συνέχεια, με τη βοήθεια μιας ηλεκτρικής συσκευής μέτρησης, η τιμή της μετρούμενης ποσότητας λαμβάνεται σε μια μορφή κατάλληλη για την ανθρώπινη αντίληψη.

Υπάρχουν δύο κύριες μέθοδοι μέτρησης μαγνητικών μεγεθών: η επαγωγή και η γαλβανομαγνητική.

Το πρώτο βασίζεται στην επαγωγή του EMF όταν αλλάζει η μαγνητική ροή, το δεύτερο - στη δράση του μαγνητικού πεδίου στο ρεύμα. Ας δούμε αυτές τις δύο μεθόδους ξεχωριστά.

Μέθοδος ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής

Είναι γνωστό ότι όταν οι στροφές του πηνίου L διασχίζονται από τη μαγνητική ροή F (όταν αλλάζει η μαγνητική ροή που διεισδύει στο κύκλωμα), προκαλείται ένα EMF (E) στον αγωγό του πηνίου, ανάλογο με το ρυθμό μεταβολής του μαγνητικού ροή dF / dt, δηλαδή ανάλογη με την τιμή του F. Αυτό το φαινόμενο περιγράφεται από τον τύπο:

Σε ένα ομοιόμορφο μαγνητικό πεδίο, η μαγνητική ροή F θα είναι ευθέως ανάλογη με τη μαγνητική επαγωγή Β και ο συντελεστής αναλογικότητας θα είναι η περιοχή του βρόχου S που τρυπιέται από τις γραμμές μαγνητικής επαγωγής.

Περαιτέρω - μαγνητική επαγωγή Το B θα αποδειχθεί ευθέως ανάλογο με την ισχύ του μαγνητικού πεδίου H μέσω της μαγνητικής σταθεράς μ0 εάν το φαινόμενο συμβαίνει στο κενό ή λαμβάνοντας υπόψη τη μαγνητική διαπερατότητα του μέσου — επίσης μέσω της σχετικής μαγνητικής διαπερατότητας μ αυτού του μέσου .

Έτσι, η μέθοδος επαγωγής σάς επιτρέπει να βρείτε τις τιμές: μαγνητική ροή Ф, μαγνητική επαγωγή B και ένταση μαγνητικού πεδίου H. Οι συσκευές για τη μέτρηση της μαγνητικής ροής ονομάζονται webmeters ή fluxmeters (από ροή — ροή).

Ένα Webermeter αποτελείται από ένα επαγωγικό πηνίο με γνωστές παραμέτρους και έναν ολοκληρωτή DUT. Η συσκευή ολοκλήρωσης είναι ένα μαγνητοηλεκτρικό γαλβανόμετρο.

Εάν το πηνίο ενός μετρητή ιστού εισαχθεί ή αφαιρεθεί από ένα χώρο όπου υπάρχει μαγνητικό πεδίο, τότε η απόκλιση του μηχανισμού μέτρησης του μετρητή web (απόκλιση σημείου ή αλλαγή αριθμών στην οθόνη) θα είναι ανάλογη του επαγωγή Β αυτού του μαγνητικού πεδίου.Η μαθηματική εξάρτηση περιγράφεται εύκολα από τον τύπο:

Γαλβανομαγνητική μέθοδος (μέθοδος Hall)

Είναι γνωστό ότι η δύναμη του Ampere δρα σε ένα σύρμα που μεταφέρει ρεύμα που βρίσκεται σε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, και αν δούμε τη διαδικασία πιο προσεκτικά, τότε η δύναμη του Lorentz δρα σε φορτισμένα σωματίδια που κινούνται μέσα στο καλώδιο.

Έτσι, εάν μια αγώγιμη πλάκα τοποθετηθεί σε ένα μαγνητικό πεδίο και ένα άμεσο ή εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα περάσει από την πλάκα, τότε μια άμεση ή εναλλασσόμενη διαφορά δυναμικού θα εμφανιστεί στα άκρα της πλάκας. Αυτή η διαφορά δυναμικού Ex ονομάζεται EMF Hall.

Με βάση τις γνωστές παραμέτρους της πλάκας, γνωρίζοντας το EMF Hall, είναι δυνατό να προσδιοριστεί η τιμή της μαγνητικής επαγωγής Β. Μια συσκευή σχεδιασμένη για τη μέτρηση της μαγνητικής επαγωγής ονομάζεται τεσλαμόμετρο.

Αν Αισθητήρας Hall (Αισθητήρας Hall) ισχύς από μία πηγή και, στη συνέχεια, εφαρμόστε μια αντισταθμιστική διαφορά δυναμικού από μια δεύτερη πηγή, τότε είναι δυνατό να προσδιοριστεί το EMF Hall με τη μέθοδο του αντισταθμιστή χρησιμοποιώντας έναν συγκριτή.

Η συσκευή είναι αρκετά απλή: η τάση αντιστάθμισης που λαμβάνεται από τη ρυθμιζόμενη αντίσταση εφαρμόζεται σε αντιφάση με το EMF Hall και έτσι προσδιορίζεται η τιμή του EMF Hall. Όταν το κύκλωμα αντιστάθμισης και ο αισθητήρας Hall τροφοδοτούνται από την ίδια πηγή, εξαλείφεται το σφάλμα που μπορεί να προκύψει από την αστάθεια της τάσης και της συχνότητας της γεννήτριας.

Οι αισθητήρες Hall χρησιμοποιούνται ευρέως ως αισθητήρες θέσης ρότορα σε ηλεκτρικούς κινητήρες και άλλες μηχανές όπου μπορεί να ληφθεί σήμα από έναν κινούμενο μόνιμο μαγνήτη ή από έναν μαγνητισμένο πυρήνα μετασχηματιστή.Συγκεκριμένα, ο αισθητήρας Hall σε ορισμένες εφαρμογές λειτουργεί ως ένα είδος εναλλακτικής λύσης στον μετασχηματιστή ρεύματος μέτρησης.