evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024281), страница 23
Текст из файла (страница 23)
С учетом (3.3) выражение (3.2) можно переписать в виде съФ = Ф(тэ) — Ф(г~) = — (Л/юк) х гт гт х ( Ыг (1/и> ~ 1 4й ФМЯ0(гт) 0(г1)) г э — ПюД1 Ж вЂ” 1(г )), где Д вЂ” количество электричества. Интегрирование с учетом начальных и конечных условий Ф(г,) = Ф, Ф(га) = О, О(г,) = О, О.(г,) = О, 1(г,) = О, 1(г,) = О дает (3.4) ЬФ = Ф = (В/ж,~Д. Поскольку первый отброс ае указателя баллистического гальванометра (см. $ 2.2) связан с количеством электричества в импульсе тока соотношением пе = ~пО (3.5) Ф=(Л~Ю, ),=(СФ1 ),, где СФ вЂ” постоянная гальванометра по магнитному потоку (цена деления), которая определяется экспериментально.
Схема для определения СФ представлена на рис. 3.2. При переключении переключателя ЯА из положения 1 в положение 2 направление тока в обмотке н, катушки взаимной индуктивностн изменится на противоположное, т.е. 1э1 = 21„и во вторичной обмотке произойдет изменение потока, равное ЬФа = МЫ, =М ° 21, где М вЂ” коэффициент взаимной иццукции катушки. Такое изменение потока ЬФ приводит к отклонению стрелки баллистического гальванометра ае.
Следовательно, цена измерителя магнит- 106 ного потока СФ = сФВ1ас = 231У,~ав, (3.6) Относительная погрешность измерения магнитного потока при помощи баллистического гальванометра обычно составляет десятые доли процента. При измерении постоянного магнитного потока магнитоэлектрическим веберметром в качестве первичного преобразователя также исполь. зуется измерительная катушка. Веберметр представляет собой магнитоэлектрический механизм, не имеющий противодействующего момента и работающий в апернодическом режиме.
Схема его включения аналогична схеме включения баллистического гальванометра, показанной на рис. 3.1. Веберметр работает следующим образом. Вначале измерительная катушка помещается в измеряемый постоянный магнитный поток Ф так, побы плоскость ее витков была перпендикулярна магнитному полю. Затем катушка быстро убирается из области магнитного потока. При изменении магнитного потока, сцепленного с измерительной катушкой, ЬФ = икФ, возникает ЭДС, вызывающая ток в замкнутой цепи.
Под влиянием тока рамка веберметра повернется на некоторый угол аа, причем изменение потока, сцепленного с рамкой веберметра„ЕЛВ = = юВВВВВаь, оказывается примерно равным — ЬФ. (В замкнутой электрической цепи суммарное потокосцепление стремится сохранить свое значение.) Таким образом, ~3В) К = В В'ВаВ (3.8) Ф = (и В В /и„) а = (СФ~В„)а где и В и В — число витков и площадь рамки веберметра соответственно; В — магнитная индукция, создаваемая магнитом веберметра; С, — цена деления веберметра. Поскольку постоянная веберметра не зависит ог сопротивления цепи, он имеет шкалу, отградуированную в единицах магнитного потока— веберах. Из-за отсутствия противодействующего момента указатель веберметра может занимать произвольное положение. Для установления его на нулевую отметку шкалы применяют электромеханический корректор, представляющий собой вспомогательный магнитозлектрический механизм, рамку которого можно вращать специальной ручкой.
Электромеханический корректор подключается к выводам веберметра. Поворот рамки корректора приводит к возникновению ЭДС, которая вызьвает в рамке веберметра импульс тока, отчего рамка приводится в движение. Это позволяет установить указатель на нулевую отметку шкалы. 107 Веберметр удобно использовать при измерениях магнитного потока, но его чувствительность и точность уступают измерителям на основе баллистического гальваномегра. Классы точности веберметров 1,5 — 2,5. Баллистические гальванометры и вебермстры можно использовать также для определения магнитной индукции и напряженности постоянного магнитного поля исходя нз соотношений между этими величинами и магнитным потоком: (3,9) (3.10) В = Ф/Я»; Н = ФйдеВ„), где ߄— площадь витка измерительной катушки; ре — магнитная по- стоянйая (де = 4я 10 т Гн/м).
3.1.2. Использование гельваномагннтных преобразователей Гальваломагниглыми называются преобразователи, использующие гальваномагнитные явления, которые возникают при помещении некоторых материалов в магнитное попе. К таким явлениям, в частности, относятся эффекты Холла и Гаусса. Эффект Холла заключается в возникновении ЭДС на боковых гранях помещенной в магнитное поле полупроводниковой пластинки, если по ней протекает ток. Принцип построения прибора для измерения магнитной индукции с преобразователем Холла представлен на рис. З.З.
Через полулроводниковую пластинку, плоскость которой расположена перпеццикулярно магнипюму полю В, от грани а к грани Ь протекает постоянный ток Ь На гранях с и д возникает ЭДС Е„= Ф„г/Ь)В, (3.11) где ߄— постоянная Холла, зависящая от материала пластинки; А— толщина пластинки. Достоинствами приборов на основе зффекта Холла является возможность измерения как постоянных, так и переменных магнитных полей, хорошее пространственное разрешение благодаря малым размерам про.
образователей. Недостатком является сравнительно большая зависимость ЗДС от температуры. Основная погрешность обычно составляет десятые доли процента, циапазон измерений — от сотых долей до единиц тесла. Зффект Гаусса положен в основу магниторезистивных преобразователей, электрическое сопротивление которых изменяется иод воздействием магнитного поля.
Приборы на эффекте Гаусса не получили широкого распространения, поэтому ограничимся лишь указанием на их существование, 3.1.3. Использование преобразователей иа основе ядерного магнитного резонанса Преобразователи этого типа используют квантовое явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР), которым обладают материалы, содержащие ядра атомов, имеющих магнитный момент (например, вода, содержащая ядра атомов водорода). Если. образец из такого материала поместить в измеряемое постоянное поле с индукцией В- н, кроме того, воздействовать на него переменным высокочастотным магнитным полем с индукцией В и изменяющейся частотой, то при неко- хором значении частоты 1 возникает резонансное поглощение высокочастотной энергии образцом.
Зта частота равна (3.12) у' = (у/2я)В где у — гнромагнитное отношение — величина, постоянная для данного вида атомов. Принцип измерения индукции мапштного поня при помощи ЯМР- преобразователей Ял1РП иллюстрируется рис.
3.4. Образец (ампула с водой) помещен внутрь катушки К. Катушка подключена к высокочастотному генератору С, поэтому вдоль ее оси возбуждается высокочастотное магнитное поле В . При измерениях индукции постоянного магнитного поля В поле В должно быль 1жсположено перпендикулярно ему. Плавное изменение частоты генератора С позволяет установить частоту Г, на которой имеет место ядерный магнитный резонанс и рост поглощения я высокочастотной энергии ядрами вещества. При резонансе напряжение на зажимах катушки К уменьшается, что фиксируется на экране осциллографа.
Резонансная частота 1 измеряется цифровым частотомером Нг. Тесламетры с ЯМР-преобраэавателямн обладают высокой точностью (их погрешность может не превышать 10 4 %) и широким диапазоном измерений (10 10г Тл). Рис 3.4 3.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ 3.2.1. Статические характеристики Характеристики магнитных материалов, определяемые в постоянных или медленно меняющихся магнитных полях, называютси статическими. К основным статическим характеристикам относятся начальная кривая намагничивания, основная кривая намагничивания и предельная симметричная петля пютерезиса.
Начальной кривой намагничивания называется зависимость магнитной индукции В от напряженности намагничивающего полн Н. В начальном состоянии материал должен быть размагниченным (Н = О, В = О). При достаточном увеличении Н начальная кривая намагничивания В (Н) становится пологой (досппает насьпцения) (рис.
3.5). Если движение по начальной кривой намап~ичивания прекраппь, достигнув некоторой точки А(Н,, В,), и плавно изменить напряженносп поля Н до значения — Н, и обрапю, то кривая зависимости В (Н) опишет замкнутую петлю, называемую симметричной петлей гистерезиса Каждой точке начальной кривой намагничивания будет соответствовать своя гистерезисная петля. Если верхняя точка гистерезисной петли лежит в обла- Рис.
5.6 Рис. 5.5 сти насыщения, то ее форма и размеры будут оставаться неизменными. Такая петля называется предельной петлей гистерезиса (рис. 3.6) . Практика показьвает, что получить хорошо воспроизводимую начальную кривую намагничивания затруднительно, позтому вместо нее пользуются близкой к ней по форме основной кривой намагничивания, которая является геометрическим местом вершины симметричных петель гистерезиса (рис. 3.7) .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
