Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Приборы для измерения параметров магнитных полей




Магнитомеханическими называют такие магнитные приборы, принцип действия которых основан на взаимодействии постоянного магнита с магнитным полем. В зависимости от наличия или отсутствия противодействующего момента магнитомеханические приборы можно разделить на две группы. К первой группе относятся приборы, в которых магнит свободно поворачивается под действием магнитного поля и принимает положение, соответствующее направлению вектора магнитной индукции. Две наиболее распространенных конструкции показаны на рис. 7.10 (а, б) .

Рис. 07.10. Конструкции магнитомеханических преобразователей
 

 

 

Магнитомеханические преобразователи первого типа используются в приборах, предназначенных для измерения направления магнитного поля - в компасах, буссолях, инклинаторах и т. д.

Ко второму типу магнитомеханических преобразователей относят такие, в которых магнитный момент уравновешивается механическим моментом. Такие приборы и преобразователи могут использоваться для измерения модуля В по измерению величины уравновешивающего момента. На рис. 7.10 (в) показана схема такого преобразования, используема в приборе системы Боброва. Здесь магнит 1 укрепляется на кварцевых нитях 2 и на скобе 3 таким образом, чтобы при повороте магнита его момент уравновешивался бы упругим моментом нити, возникающем при ее закручивании. Угол закручивания регистрируется по отражению луча света от зеркала 4, наклеенного на магнит. В приборе имеется демпфирующая система 5, гасящая высокочастотные колебания магнита.

 

Если закручивающий момент пропорционален углу закручивания а, то условие равновесия индикаторного устройства имеет вид

(7.16)

где m - момент постоянного магнита; θ - угол между векторами ; с - жесткость кварцевой нити.

Из равенства 7.16 следует, что магнитомеханический преобразователь второго типа позволяет измерять величину магнитной индукции, если его показания соответствующим образом проградуировать.

Существуют магнитомеханические преобразователи, в которых на одной и той же нити укреплены два магнита. В этом случае, если их расположить одноименными полюсами друг к другу, такая система не будет чувствительной к постоянному магнитному полю. Такие преобразователи получили название астатических и используются для измерений параметров неоднородного магнитного поля.

Одно из основных достоинств механических преобразователей состоит в возможности их использования для абсолютного измерения модуля магнитной индукции B0. Впервые этот метод был предложен Гауссом и состоит в измерениях периода качания в горизонтальной плоскости магнита, помещенного в измеряемое поле, и наблюдении угла отклонения другого магнита, вызываемого первым магнитом. Положения, в котором находятся отклоняющий магнит NS и стрелка второго магнита ns могут быть любыми, однако для упрощения расчетов и понимания сущности метода достаточно рассмотреть положения, предложенные Гауссом (рис. 7.11 ).

Рис. 07.11. Взаимное расположение магнитов в тесламетре Гаусса
 

 

 

При таком расположении отклоняющего магнита NS и отклоняемого ns существует однозначная связь между магнитной индукцией B0 и углом отклонения q магнита ns. В современных тесламетрах вместо отклоняющего магнита NS устанавливают катушки с током - кольца Гельмгольца, которые создают изменяющиеся с полупериодом Т магнитное поле.

Принцип действия тесламетра, схема которого дана на рис. 7.11 , состоит в измерении угла закручивания нити подвеса стрелки отклоняемого магнита в двух положениях: без влияния отклоняющего магнита и при наличии последнего. Если отклоняющий магнит создает переменное поле с амплитудой dB0, то изменение угла отклонения магнита ns однозначно связано с амплитудой dB0 и амплитудой угла отклонения ns, равного θm. Связь между этими величинами дается формулой:

(7.17)

где М - магнитный момент магнита NS; - проекция амплитуды изменяющегося магнитного поля на плоскость колебаний; с - коэффициент кручения нити подвеса магнита ns. Из формулы 7.17 следует, что измерив угол отклонения θm магнита ns и зная амплитуду изменения переменного поля, вызванного магнитом NS, можно измерять кoэффициeнт S, который будет являться чувствительностью механического преобразователя к магнитной индукции в переменном поле.

В реальных конструкциях можно не измерять и не вычислять все необходимые для измерения параметры, влияющие на показания магнетометра по схеме Гаусса. Если в процессе измерения не изменяется расстояние между магнитами, не изменяется схема расположения отклоняющего и отклоняемого магнита, создающего переменное магнитное поле, то абсолютное значение составляющей вектора магнитной индукции в плоскости расположения магнитов пропорционально углу закручивания нити.

В качестве примера использования описанного принципа приведем схему абсолютного магнитного теодолита, разработанного во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева. Схема прибора дана на рис. 7.12 .

Рис. 07.12. Схема абсолютного магнитного теодолита
 

 

 

Абсолютный магнитный теодолит используется как средство измерения горизонтальной составляющей магнитного поля земли, а также для воспроизведения единиц магнитной индукции и магнитного потока. Для этой цели в конструкции теодолита предусмотрена вторая пара колец Гельмгольца (5 на рис. 07.12 ). Значения магнитной индукции и магнитного потока задаются пропусканием определенного постоянного тока через катушки 5, который вызовет определенное отклонение магнита с зеркалом 1 (рис. 7.12 ).




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-04-30; Просмотров: 524; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.014 сек.