Prostriedky a metódy merania magnetických veličín
Niekedy je na riešenie technických problémov alebo na výskumné účely potrebné merať magnetické veličiny. Samozrejme, že hodnota požadovanej magnetickej veličiny môže byť stanovená aj nepriamo, použitím vzorcov založených na známych počiatočných údajoch. Na získanie čo najpresnejšej hodnoty magnetického toku F, magnetickej indukcie B alebo intenzity magnetického poľa H je však vhodnejšia metóda priameho merania. Uvažujme o metódach priameho merania magnetických veličín.
V zásade môže byť spôsob merania magnetickej hodnoty založený na magnetické pole k prúdu alebo k drôtu. Sila spôsobená magnetickým poľom je spojená s elektrickým procesom a následne pomocou elektrického meracieho prístroja sa získava hodnota meranej veličiny vo forme vhodnej pre ľudské vnímanie.
Existujú dva hlavné spôsoby merania magnetických veličín: indukčné a galvanomagnetické.
Prvý je založený na indukcii EMF pri zmene magnetického toku, druhý na pôsobení magnetického poľa na prúd. Pozrime sa na tieto dve metódy oddelene.
Metóda elektromagnetickej indukcie
Je známe, že keď závity cievky L prekríži magnetický tok F (keď sa magnetický tok prenikajúci do obvodu zmení), vo vodiči cievky sa indukuje EMF (E), úmerné rýchlosti zmeny magnetického toku. tok dF / dt, teda úmerný jeho hodnote F. Tento jav je opísaný vzorcom:
V rovnomernom magnetickom poli bude magnetický tok F priamo úmerný magnetickej indukcii B a koeficient úmernosti bude oblasť slučky S prerazenej čiarami magnetickej indukcie.
Ďalej - magnetická indukcia B sa ukáže byť priamo úmerné sile magnetického poľa H prostredníctvom magnetickej konštanty μ0, ak sa jav vyskytuje vo vákuu, alebo s prihliadnutím na magnetickú permeabilitu média – tiež prostredníctvom relatívnej magnetickej permeability μ tohto média. .
Indukčná metóda vám teda umožňuje nájsť hodnoty: magnetický tok Ф, magnetickú indukciu B a intenzitu magnetického poľa H. Zariadenia na meranie magnetického toku sa nazývajú webmetre alebo fluxmetre (od toku — toku).
Webermeter pozostáva z indukčnej cievky so známymi parametrami a integrátora DUT. Integračným zariadením je magnetoelektrický galvanometer.
Ak sa cievka webmetra privedie alebo vytiahne z priestoru, kde je magnetické pole, potom bude výchylka meracieho mechanizmu webmetra (vychýlenie bodu alebo zmena číslic na displeji) úmerná indukcia B tohto magnetického poľa.Matematická závislosť je ľahko opísaná vzorcom:
Galvanomagnetická metóda (Hallova metóda)
Je dobre známe, že Ampérova sila pôsobí na vodič s prúdom umiestnený vo vonkajšom magnetickom poli a ak sa na proces pozrieme bližšie, potom Lorentzova sila pôsobí na nabité častice pohybujúce sa v drôte.
Takže ak je vodivá doska umiestnená v magnetickom poli a cez dosku prechádza priamy alebo striedavý elektrický prúd, potom sa na koncoch dosky objaví priamy alebo striedavý potenciálny rozdiel. Tento potenciálny rozdiel Ex sa nazýva Hall EMF.
Na základe známych parametrov platne, poznajúc Hallovu EMF, je možné určiť hodnotu magnetickej indukcie B. Prístroj určený na meranie magnetickej indukcie sa nazýva teslameter.
Ak Hallov senzor (Hallov senzor) výkon z jedného zdroja a potom aplikovať kompenzačný potenciálový rozdiel z druhého zdroja, potom je možné určiť Hall emf kompenzátorovou metódou pomocou komparátora.
Zariadenie je celkom jednoduché: kompenzačné napätie odobraté z nastaviteľného odporu sa aplikuje v protifáze s Hallovým emf a tým sa určí hodnota Hallového emf. Keď sú kompenzačný obvod a Hallov snímač napájané z rovnakého zdroja, chyba, ktorá môže vzniknúť z nestability napätia a frekvencie generátora, je eliminovaná.
Hallove snímače sú široko používané ako snímače polohy rotora v elektromotoroch a iných strojoch, kde je možné získať signál z pohybujúceho sa permanentného magnetu alebo z magnetizovaného jadra transformátora.Hallov senzor v niektorých aplikáciách funguje ako akási alternatíva k meraciemu prúdovému transformátoru.