Prostředky a metody měření magnetických veličin

Někdy je pro řešení technických problémů nebo pro výzkumné účely nutné měřit magnetické veličiny. Hodnotu požadované magnetické veličiny lze samozřejmě stanovit také nepřímo pomocí vzorců založených na známých počátečních datech. Pro získání co nejpřesnější hodnoty magnetického toku F, magnetické indukce B nebo síly magnetického pole H je však vhodnější metoda přímého měření. Uvažujme o metodách přímého měření magnetických veličin.

Principiálně lze vycházet ze způsobu měření magnetické hodnoty magnetické pole k proudu nebo k drátu. Síla způsobená magnetickým polem je spojena s elektrickým procesem a pomocí elektrického měřicího zařízení je pak získána hodnota měřené veličiny ve formě vhodné pro lidské vnímání.

Existují dva hlavní způsoby měření magnetických veličin: indukční a galvanomagnetické.

První je založen na indukci EMF při změně magnetického toku, druhý - na působení magnetického pole na proud. Podívejme se na tyto dvě metody samostatně.

Metoda elektromagnetické indukce

Je známo, že když závity cívky L překročí magnetický tok F (když se magnetický tok pronikající obvodem změní), indukuje se ve vodiči cívky EMF (E), úměrné rychlosti změny magnetického toku. tok dF / dt, tedy úměrný jeho hodnotě F. Tento jev je popsán vzorcem:

V rovnoměrném magnetickém poli bude magnetický tok F přímo úměrný magnetické indukci B a koeficient úměrnosti bude plocha smyčky S proražené čarami magnetické indukce.

Dále - magnetická indukce B se ukáže být přímo úměrné síle magnetického pole H prostřednictvím magnetické konstanty μ0, pokud jev nastane ve vakuu, nebo s přihlédnutím k magnetické permeabilitě prostředí — také prostřednictvím relativní magnetické permeability μ tohoto prostředí. .

Indukční metoda tedy umožňuje zjistit hodnoty: magnetický tok Ф, magnetická indukce B a síla magnetického pole H. Zařízení pro měření magnetického toku se nazývají webmetry nebo fluxmetry (z tok — tok).

Webermetr se skládá z indukční cívky se známými parametry a integrátoru DUT. Integračním zařízením je magnetoelektrický galvanometr.

Pokud je cívka webmetru přivedena nebo vyjmuta z prostoru, kde je magnetické pole, pak bude výchylka měřicího mechanismu webmetru (vychýlení bodu nebo změna čísel na displeji) úměrná indukce B tohoto magnetického pole.Matematickou závislost snadno popíšeme vzorcem:

Galvanomagnetická metoda (Hallova metoda)

Je dobře známo, že Ampérova síla působí na vodič s proudem umístěný ve vnějším magnetickém poli, a pokud se na proces podíváme blíže, pak Lorentzova síla působí na nabité částice pohybující se ve vodiči.

Takže pokud je vodivá deska umístěna v magnetickém poli a přes desku prochází stejnosměrný nebo střídavý elektrický proud, objeví se na koncích desky přímý nebo střídavý potenciálový rozdíl. Tento potenciální rozdíl Ex se nazývá Hallova EMF.

Na základě známých parametrů desky při znalosti Hallova EMF lze určit hodnotu magnetické indukce B. Zařízení určené k měření magnetické indukce se nazývá teslametr.

Li Hallův senzor (Hallův senzor) výkon z jednoho zdroje a poté aplikovat kompenzační rozdíl potenciálů z druhého zdroje, pak je možné určit Hall emf kompenzátorovou metodou pomocí komparátoru.

Zařízení je poměrně jednoduché: kompenzační napětí odebrané z regulovatelného odporu je aplikováno v protifázi s Hallovým emf a tím je určena hodnota Hallova emf. Při napájení kompenzačního obvodu a Hallova snímače ze stejného zdroje je eliminována chyba, která může vzniknout nestabilitou napětí a frekvence generátoru.

Hallovy snímače jsou široce používány jako snímače polohy rotoru v elektromotorech a jiných strojích, kde lze získat signál z pohybujícího se permanentního magnetu nebo z magnetizovaného jádra transformátoru.Zejména Hallův snímač v některých aplikacích funguje jako jakási alternativa k měřicímu transformátoru proudu.