Middelen en methoden voor het meten van magnetische grootheden

Soms, om technische problemen op te lossen of voor onderzoeksdoeleinden, is het nodig om magnetische grootheden te meten. Natuurlijk kan de waarde van de benodigde magnetische grootheid ook indirect worden vastgesteld door gebruik te maken van formules op basis van bekende begingegevens. Om echter de meest nauwkeurige waarde van de magnetische flux F, de magnetische inductie B of de magnetische veldsterkte H te verkrijgen, is de directe meetmethode geschikter. Laten we eens kijken naar de methoden voor directe meting van magnetische grootheden.

In principe kan de methode van het meten van de magnetische waarde worden gebaseerd magnetisch veld aan de stroom of aan de draad. De kracht veroorzaakt door het magnetische veld is verbonden met het elektrische proces en vervolgens wordt met behulp van een elektrisch meetapparaat de waarde van de gemeten grootheid verkregen in een vorm die geschikt is voor menselijke waarneming.

Er zijn twee hoofdmethoden voor het meten van magnetische grootheden: inductie en galvanomagnetisch.

De eerste is gebaseerd op de inductie van EMF wanneer de magnetische flux verandert, de tweede - op de werking van het magnetische veld op de stroom. Laten we deze twee methoden afzonderlijk bekijken.

Methode van elektromagnetische inductie

Het is bekend dat wanneer de windingen van de spoel L worden gekruist door de magnetische flux F (wanneer de magnetische flux die het circuit binnendringt verandert), een EMF (E) wordt geïnduceerd in de spoelgeleider, evenredig met de veranderingssnelheid van de magnetische flux dF / dt, dat wil zeggen, evenredig met de waarde F. Dit fenomeen wordt beschreven door de formule:

In een uniform magnetisch veld zal de magnetische flux F recht evenredig zijn met de magnetische inductie B, en de evenredigheidscoëfficiënt zal het gebied zijn van de lus S doorboord door de lijnen van magnetische inductie.

Verder - magnetische inductie B zal recht evenredig blijken te zijn met de sterkte van het magnetische veld H door de magnetische constante μ0 als het fenomeen zich voordoet in een vacuüm, of rekening houdend met de magnetische permeabiliteit van het medium - ook door de relatieve magnetische permeabiliteit μ van dit medium .

Met de inductiemethode kunt u dus de waarden vinden: magnetische flux Ф, magnetische inductie B en magnetische veldsterkte H. Apparaten voor het meten van magnetische flux worden webmeters of fluxmeters genoemd (van flux - flux).

Een Webermeter bestaat uit een inductiespoel met bekende parameters en een DUT-integrator. Het integrerende apparaat is een magneto-elektrische galvanometer.

Als de spoel van een webmeter in of uit een ruimte wordt gebracht waar een magnetisch veld aanwezig is, dan zal de uitslag van het meetmechanisme van de webmeter (puntuitslag of verandering van cijfers op het display) evenredig zijn met de inductie B van dat magnetische veld.De wiskundige afhankelijkheid wordt eenvoudig beschreven door de formule:

Galvanomagnetische methode (Hall-methode)

Het is bekend dat de kracht van Ampere werkt op een stroomvoerende draad die zich in een extern magnetisch veld bevindt, en als we het proces nauwkeuriger bekijken, dan werkt de Lorentz-kracht op geladen deeltjes die in de draad bewegen.

Dus als een geleidende plaat in een magnetisch veld wordt geplaatst en er gaat een gelijk- of wisselende elektrische stroom door de plaat, dan zal er een direct of wisselend potentiaalverschil ontstaan ​​over de uiteinden van de plaat. Dit potentiaalverschil Ex wordt de Hall EMF genoemd.

Op basis van de bekende parameters van de plaat, wetende de Hall EMF, is het mogelijk om de waarde van de magnetische inductie B te bepalen. Een apparaat dat is ontworpen om de magnetische inductie te meten, wordt een teslameter genoemd.

Als Hall-sensor (Hall-sensor) vermogen van de ene bron en vervolgens een compenserend potentiaalverschil van een tweede bron toepassen, dan is het mogelijk om de Hall-emf te bepalen met behulp van de compensatormethode met behulp van een comparator.

Het apparaat is vrij eenvoudig: de compensatiespanning die van de instelbare weerstand wordt genomen, wordt in tegenfase met de Hall-emf aangelegd en zo wordt de waarde van de Hall-emf bepaald. Wanneer het compensatiecircuit en de Hall-sensor uit dezelfde bron worden gevoed, wordt de fout die kan voortvloeien uit de instabiliteit van de spanning en frequentie van de generator geëlimineerd.

Hall-sensoren worden veel gebruikt als rotorpositiesensoren in elektromotoren en andere machines waarbij een signaal kan worden verkregen van een bewegende permanente magneet of van een gemagnetiseerde transformatorkern.Met name de Hall-sensor fungeert in sommige toepassingen als een soort alternatief voor de meetstroomtransformator.