Midler og metoder for å måle magnetiske størrelser

Noen ganger, for å løse tekniske problemer eller for forskningsformål, er det nødvendig å måle magnetiske størrelser. Selvfølgelig kan verdien av den nødvendige magnetiske mengde også fastslås indirekte ved å ty til formler basert på kjente initialdata. For å oppnå den mest nøyaktige verdien av den magnetiske fluksen F, den magnetiske induksjonen B eller den magnetiske feltstyrken H, er den direkte målemetoden mer egnet. La oss vurdere metodene for direkte måling av magnetiske mengder.

I prinsippet kan metoden for å måle den magnetiske verdien baseres på magnetfelt til strømmen eller til ledningen. Kraften forårsaket av magnetfeltet er koblet til den elektriske prosessen, og deretter ved hjelp av en elektrisk måleenhet oppnås verdien av den målte mengden i en form som er praktisk for menneskelig oppfatning.

Det er to hovedmetoder for å måle magnetiske størrelser: induksjon og galvanomagnetisk.

Den første er basert på induksjon av EMF når den magnetiske fluksen endres, den andre - på virkningen av magnetfeltet på strømmen. La oss se på disse to metodene hver for seg.

Metode for elektromagnetisk induksjon

Det er kjent at når svingene til spolen L krysses av den magnetiske fluksen F (når den magnetiske fluksen som penetrerer kretsen endres), induseres en EMF (E) i spolens leder, proporsjonal med endringshastigheten til magneten. fluks dF / dt, det vil si proporsjonal med verdien F. Dette fenomenet er beskrevet av formelen:

I et jevnt magnetfelt vil den magnetiske fluksen F være direkte proporsjonal med den magnetiske induksjonen B, og proporsjonalitetskoeffisienten vil være området til sløyfen S gjennomboret av linjene med magnetisk induksjon.

Videre - magnetisk induksjon B vil vise seg å være direkte proporsjonal med styrken til magnetfeltet H gjennom magnetkonstanten μ0 hvis fenomenet oppstår i et vakuum, eller tatt i betraktning mediets magnetiske permeabilitet — også gjennom den relative magnetiske permeabiliteten μ til dette mediet. .

Så, induksjonsmetoden lar deg finne verdiene: magnetisk fluks Ф, magnetisk induksjon B og magnetisk feltstyrke H. Enheter for måling av magnetisk fluks kalles webmetre eller fluksmålere (fra fluks — fluks).

Et Webermeter består av en induksjonsspole med kjente parametere og en DUT-integrator. Den integrerende enheten er et magnetoelektrisk galvanometer.

Hvis spolen til en webmåler bringes inn i eller tas ut av et rom der det er et magnetfelt, vil avbøyningen av målemekanismen til webmåleren (punktavbøyning eller endring av tall på displayet) være proporsjonal med induksjon B av det magnetiske feltet.Den matematiske avhengigheten er lett beskrevet med formelen:

Galvanomagnetisk metode (Hall-metoden)

Det er velkjent at Amperes kraft virker på en strømførende ledning som ligger i et eksternt magnetfelt, og ser vi nærmere på prosessen, så virker Lorentz sin kraft på ladede partikler som beveger seg i ledningen.

Så hvis en ledende plate er plassert i et magnetfelt og en elektrisk eller vekselstrøm går gjennom platen, vil en direkte eller vekslende potensialforskjell vises over endene av platen. Denne potensielle forskjellen Ex kalles Hall EMF.

Basert på de kjente parameterne til platen, ved å kjenne Hall EMF, er det mulig å bestemme verdien av den magnetiske induksjonen B. En enhet designet for å måle den magnetiske induksjonen kalles et teslameter.

Hvis Hallsensor (Hallsensor) strøm fra en kilde og deretter bruke en kompenserende potensialforskjell fra en andre kilde, så er det mulig å bestemme Hall-emf ved kompensatormetoden ved å bruke en komparator.

Enheten er ganske enkel: kompensasjonsspenningen tatt fra den justerbare motstanden påføres i motfase med Hall emf og dermed bestemmes verdien av Hall emf. Når kompensasjonskretsen og Hall-sensoren mates fra samme kilde, elimineres feilen som kan oppstå fra ustabiliteten til spenningen og frekvensen til generatoren.

Hallsensorer er mye brukt som rotorposisjonssensorer i elektriske motorer og andre maskiner hvor et signal kan hentes fra en permanent magnet i bevegelse eller fra en magnetisert transformatorkjerne.Spesielt fungerer Hall-sensoren i noen applikasjoner som et slags alternativ til målestrømtransformatoren.