Medel och metoder för att mäta magnetiska storheter

Ibland, för att lösa tekniska problem eller för forskningsändamål, är det nödvändigt att mäta magnetiska storheter. Naturligtvis kan värdet av den erforderliga magnetiska kvantiteten också fastställas indirekt genom att tillgripa formler baserade på kända initiala data. För att erhålla det mest exakta värdet av det magnetiska flödet F, den magnetiska induktionen B eller den magnetiska fältstyrkan H, är den direkta mätmetoden mer lämplig. Låt oss överväga metoderna för direkt mätning av magnetiska storheter.

Metoden för att mäta det magnetiska värdet kan i princip baseras på magnetiskt fält till strömmen eller till tråden. Kraften som orsakas av magnetfältet är kopplad till den elektriska processen, och sedan med hjälp av en elektrisk mätanordning erhålls värdet på den uppmätta kvantiteten i en form som är lämplig för mänsklig perception.

Det finns två huvudmetoder för att mäta magnetiska storheter: induktion och galvanomagnetisk.

Den första är baserad på induktionen av EMF när det magnetiska flödet ändras, den andra - på magnetfältets verkan på strömmen. Låt oss titta på dessa två metoder separat.

Metod för elektromagnetisk induktion

Det är känt att när varven på spolen L korsas av det magnetiska flödet F (när det magnetiska flödet som penetrerar kretsen ändras), induceras en EMF (E) i spolens ledare, proportionell mot förändringshastigheten för magneten flöde dF / dt, det vill säga proportionellt mot dess värde F. Detta fenomen beskrivs med formeln:

I ett enhetligt magnetfält kommer det magnetiska flödet F att vara direkt proportionellt mot den magnetiska induktionen B, och proportionalitetskoefficienten kommer att vara arean av slingan S genomborrad av magnetinduktionslinjerna.

Vidare - magnetisk induktion B kommer att visa sig vara direkt proportionell mot styrkan av magnetfältet H genom magnetkonstanten μ0 om fenomenet inträffar i ett vakuum, eller med hänsyn till mediets magnetiska permeabilitet — även genom den relativa magnetiska permeabiliteten μ för detta medium .

Så, induktionsmetoden låter dig hitta värdena: magnetiskt flöde Ф, magnetisk induktion B och magnetfältstyrka H. Enheter för att mäta magnetiskt flöde kallas webbmätare eller flödesmätare (från flöde — flöde).

En Webermeter består av en induktionsspole med kända parametrar och en DUT-integrator. Den integrerande enheten är en magnetoelektrisk galvanometer.

Om spolen på en banmätare förs in i eller tas ut ur ett utrymme där det finns ett magnetfält, kommer avböjningen av banmätarens mätmekanism (punktavböjning eller ändring av siffror på displayen) att vara proportionell mot induktion B av det magnetiska fältet.Det matematiska beroendet kan enkelt beskrivas med formeln:

Galvanomagnetisk metod (Hall-metoden)

Det är välkänt att Amperes kraft verkar på en strömförande tråd som ligger i ett externt magnetfält och om vi tittar på processen närmare så verkar Lorentz kraft på laddade partiklar som rör sig i tråden.

Så om en ledande platta placeras i ett magnetfält och en likström eller växelström passerar genom plattan, kommer en direkt eller växlande potentialskillnad att uppstå över plattans ändar. Denna potentialskillnad Ex kallas Hall EMF.

Baserat på plattans kända parametrar, med kännedom om Hall EMF, är det möjligt att bestämma värdet på den magnetiska induktionen B. En anordning utformad för att mäta den magnetiska induktionen kallas en teslameter.

Om Hallsensor (Hallsensor) effekt från en källa och sedan applicera en kompenserande potentialskillnad från en andra källa, då är det möjligt att bestämma Hall emk genom kompensatormetoden med hjälp av en komparator.

Enheten är ganska enkel: kompensationsspänningen som tas från det justerbara motståndet appliceras i motfas med Hall-emk och därmed bestäms värdet på Hall-emk. När kompensationskretsen och Hall-sensorn matas från samma källa, elimineras felet som kan uppstå från instabiliteten hos generatorns spänning och frekvens.

Hallsensorer används ofta som rotorpositionssensorer i elmotorer och andra maskiner där en signal kan erhållas från en rörlig permanentmagnet eller från en magnetiserad transformatorkärna.I synnerhet fungerar Hall-sensorn i vissa applikationer som ett slags alternativ till mätströmtransformatorn.