Midler og metoder til måling af magnetiske størrelser

Nogle gange, for at løse tekniske problemer eller til forskningsformål, er det nødvendigt at måle magnetiske størrelser. Naturligvis kan værdien af ​​den krævede magnetiske størrelse også bestemmes indirekte ved at ty til formler baseret på kendte startdata. For at opnå den mest nøjagtige værdi af den magnetiske flux F, den magnetiske induktion B eller den magnetiske feltstyrke H, er den direkte målemetode mere egnet. Lad os overveje metoderne til direkte måling af magnetiske mængder.

I princippet kan metoden til at måle den magnetiske værdi baseres på magnetfelt til strømmen eller til ledningen. Kraften forårsaget af magnetfeltet er forbundet med den elektriske proces, og derefter ved hjælp af en elektrisk måleanordning opnås værdien af ​​den målte mængde i en form, der er praktisk for menneskelig opfattelse.

Der er to hovedmetoder til måling af magnetiske størrelser: induktion og galvanomagnetisk.

Den første er baseret på induktion af EMF, når den magnetiske flux ændres, den anden - på virkningen af ​​magnetfeltet på strømmen. Lad os se på disse to metoder hver for sig.

Metode til elektromagnetisk induktion

Det er kendt, at når vindingerne af spolen L krydses af den magnetiske flux F (når den magnetiske flux, der trænger ind i kredsløbet, ændres), induceres en EMF (E) i spolens leder, proportional med ændringshastigheden af ​​den magnetiske flux dF / dt, det vil sige proportional med dens værdi F. Dette fænomen er beskrevet af formlen:

I et ensartet magnetfelt vil den magnetiske flux F være direkte proportional med den magnetiske induktion B, og proportionalitetskoefficienten vil være arealet af sløjfen S gennemboret af linjerne med magnetisk induktion.

Længere fremme - magnetisk induktion B vil vise sig at være direkte proportional med styrken af ​​magnetfeltet H gennem den magnetiske konstant μ0, hvis fænomenet opstår i et vakuum, eller under hensyntagen til mediets magnetiske permeabilitet - også gennem den relative magnetiske permeabilitet μ af dette medium .

Så induktionsmetoden giver dig mulighed for at finde værdierne: magnetisk flux Ф, magnetisk induktion B og magnetisk feltstyrke H. Enheder til måling af magnetisk flux kaldes webmetre eller fluxmetre (fra flux — flux).

Et Webermeter består af en induktionsspole med kendte parametre og en DUT-integrator. Den integrerende enhed er et magnetoelektrisk galvanometer.

Hvis spolen af ​​en webmåler bringes ind i eller tages ud af et rum, hvor der er et magnetfelt, så vil afbøjningen af ​​webmålerens målemekanisme (punktafbøjning eller ændring af tal på displayet) være proportional med induktion B af det magnetiske felt.Den matematiske afhængighed kan let beskrives med formlen:

Galvanomagnetisk metode (Hall-metoden)

Det er velkendt, at Amperes kraft virker på en strømførende ledning placeret i et eksternt magnetfelt, og ser vi nærmere på processen, så virker Lorentz's kraft på ladede partikler, der bevæger sig i ledningen.

Så hvis en ledende plade er placeret i et magnetfelt, og en jævn- eller vekselstrøm passerer gennem pladen, så vil der opstå en direkte eller vekslende potentialforskel på tværs af pladens ender. Denne potentielle forskel Ex kaldes Hall EMF.

Baseret på pladens kendte parametre, ved at kende Hall EMF, er det muligt at bestemme værdien af ​​den magnetiske induktion B. En enhed designet til at måle den magnetiske induktion kaldes et teslameter.

Hvis Hall sensor (Hall sensor) strøm fra én kilde og derefter anvende en kompenserende potentialforskel fra en anden kilde, så er det muligt at bestemme Hall-emf ved kompensatormetoden ved hjælp af en komparator.

Enheden er ret enkel: kompensationsspændingen taget fra den justerbare modstand påføres i modfase med Hall-emf, og dermed bestemmes værdien af ​​Hall-emf. Når kompensationskredsløbet og Hall-sensoren fødes fra den samme kilde, elimineres den fejl, der kan opstå fra ustabiliteten af ​​generatorens spænding og frekvens.

Hall-sensorer er meget udbredt som rotorpositionssensorer i elektriske motorer og andre maskiner, hvor et signal kan opnås fra en permanent magnet i bevægelse eller fra en magnetiseret transformerkerne.Især Hall-sensoren fungerer i nogle applikationer som en slags alternativ til målestrømtransformatoren.