Приборы для измерения магнитной индукции и напряженности магнитного поля (далее - МП ) называются тесламетрами (Тм) , по аналогии с измеряемой величиной. Процесс измерения магнитных величин более сложный, чем определение электрических величин, соответственно и приборы и схемы тоже сложнее.
Наиболее распространенными магнитоизмерительными приборами для определения индукции и напряженности являются: Тм с преобразователем Холла, ферромодуляционный и ядерно-резонансный тесламетр.
Тм с преобразователем Холла определяют параметры средних (от 10-5 до 10-1 Тл) и сильных (10-1 до102 Тл) МП . Принцип работы таких тесламетров основан на появлении ЭДС в полупроводниках, помещенных в зону влияния МП .
При этом вектор магнитной индукции искомого МП должен быть перпендикулярен пластине полупроводника.
Через тело полупроводника протекает электрический ток I . В результате на боковых гранях пластины образуется разность потенциалов, которую называют ЭДС Холла. ЭДС определяется компенсационным методом или милливольтметром, шкала которого градуирована в теслах. На практике ЭДС Холла зависит от следующих параметров:
Ех=С*I*B;
где С
– коэффициент, учитывающий конструктивные параметры пластины полупроводника;
I
– сила тока, А;
В
– магнитная индукция, Тл.
Зная силу тока I , коэффициент С и значение Ех , прибор градуируют в единицах измерения МП , при условии, что сила тока постоянна.
Тм с преобразователем Холла просты в применении, имеют небольшие размеры, что позволяет применять их при измерениях в малых зазорах. С их помощью определяют параметры постоянных, переменных и импульсных полей.
Пределы измерения обычного прибора от 2*10-3 до 2 Тл, с относительной погрешностью ±1,5–2,5%.
Вторым видом приборов для определения характеристик МП
является ферромодуляционный тесламетр (ФМТ)
. Используют ФМТ для измерения слабых и средних, постоянных и переменных (до 1кГц) МП
.
В основу работы ФМТ заложено свойство пермаллоевых сердечников С, изменять свое магнитное состояние, при одновременном воздействии на них постоянного и переменного МП .
Наиболее широкое применение в схеме измерения рис.2 нашли дифференциальные ферромодуляционные преобразователи. Генератор Г служит для создания переменного МП , которое посредствам катушек ω влияет на сердечники С.
В связи с тем, что эти катушки включены встречно, т. е. конец одной совпадает с другой, ЭДС в цепи индикаторной катушки ωи отсутствует.
Если внести сердечники С в постоянное МП (измеряемое поле), так чтобы вектор магнитной индукции был параллелен оси сердечников, в измерительной обмотке появится ЭДС. Это явление происходит благодаря физическим свойствам пермаллоя, изменять свое магнитное состояние под воздействием двух разнородных полей.
Итак, под влиянием поля В_ , на входе избирательного усилителя ИУ, на ряду с нечетными гармониками, появятся четные. В частности ЭДС второй гармоники имеет прямую зависимость от напряженности МП Н и магнитной индукции В_ .
Е2 ≈ kH;
E2 ≈ k1B
.
где k
и k1
– коэффициенты, учитывающие конструкционные особенности сердечников, частоту и напряженность поля возбуждения ω;
Н
– измеряемая напряженность МП
;
В_
- измеряемая индукция.
Синхронный выпрямитель получает с выхода ИУ усиленный сигнал ЭДС второй гармоники, преобразует ЭДС в пропорциональный ей (а значит и Н и В_ ) ток компенсации Iк .
Ток компенсации, протекая по компенсирующим обмоткам ωк , создает компенсирующее поле Вк , которое стремится уравновеситься с В_, и имеет встречное направление. Миллиамперметр, по которому также протекает ток Iк , градуирован в теслах.
Ферромодуляционные тесламетры имеют высокую чувствительность, точность, и могут быть использованы для непрерывных измерений параметров магнитного поля. Пределы измерения ФМТ от 10-6 до 1 мТл, с погрешностью от 1 до 5%.
Тесламетры с квантовыми магнитоизмерительными преобразователями
используют для измерения средних и слабых МП
, постоянных и переменных частотой до 20 кГц полей. Принцип действия квантовых магнитоизмерительных преобразователей заключается во взаимодействии ядер молекул вещества с МП
.
На рис.3 представлена схема распространенного ядерно-резонансного преобразователя. В колбе находится рабочее вещество. По средствам генератора высокой частоты ГВЧ и катушки, охватывающей витками колбу, к рабочему веществу приложено переменное МП .
Взаимодействие ядер с МП называется прецессией. Итак, в колбе частицы прецессируют вокруг вектора магнитной индукции переменного поля.
Под прямым углом, на колбу с рабочим веществом, начинает действовать измеряемое постоянное МП В_ . Плавно изменяя частоту переменного поля, добиваются ядерного магнитного резонанса – совпадения частоты прецессии с частотой переменного поля. Резонанс заключается в увеличении амплитуды прецессии.
Этот процесс сопровождается поглощением части энергии переменного ВЧ поля, что приводит к изменению добротности катушки, а соответственно и изменению напряжения на ее концах.
Явление резонанса можно наблюдать на экране электронного осциллографа ЭО, на горизонтальный вход которого подается напряжение ГНЧ, а на вертикальный – выпрямленное напряжение рабочей катушки. ГНЧ питает током низкой частоты катушку модуляции Км, которая служит для модуляции магнитной индукции В_ .
Ядерно-резонансные тесламетры являются самыми точными, их относительная погрешность составляет 0,001–0,1%, в области значений 10-2–10 Тл.
Важнейшими характеристиками любых электроизмерительных приборов являются точность, надежность и рабочий ресурс. Ш1-9 измеритель магнитной индукции - современное оборудование, в котором эти параметры идеально сочетаются. Модель покупают для решения диагностических и исследовательских задач в разных отраслях. Она обладает отличными эксплуатационными качествами, которые подтверждены документально, и способна стабильно функционировать в любом режиме.
Описание:
Переносной прибор, предназначенный для измерения индукции постоянных полей магнитов, электромагнитов и соленоидов с высокой точностью в лабораторных и цеховых условиях.
- Диапазон измерения: от 25 до 2500 мТл.
Измерители магнитной индукции Ш1-9 представляют собой переносной прибор, предназначенный для измерения индукции постоянных полей магнитов, электромагнитов и соленоидов с высокой точностью в лабораторных и цеховых условиях.
Рабочие условия эксплуатации прибора Измеритель магнитной индукции Ш1-9: температура окружающей среды от 278 до 313 К (от 5 до 40° С); относительная влажность воздуха до 98% при температуре 298 К (25° С); атмосферное давление от 60 до 106 кПа (от 450 до 800 мм рт. ст.); напряжение питающей сети (220±22) В, частотой (50±0,5) Гц.
Технические данные:
Диапазон измерения магнитной индукции постоянных магнитных полей - от 25 до 2500 мТл в межполюсных зазорах постоянных магнитов и электромагнитов. Весь диапазон измеряемых индукций перекрывается пятью сменными преобразователями. Пределы измерения магнитной индукции для каждого преобразователя с учетом перекрытия и запаса по краям диапазона приведены в табл. 1.
Таблица 1
| Номер преобразователя |
Положение Переключателя ПОДДИАПАЗОН |
Пределы измерений магнитной индукции, мТл |
Резонирующие ядра |
| 1 | 1 | 24,95мТл - 50,0мТл | НI (протоны) |
| 2 | 2 | 49,8мТл - 125,3мТл | НI (протоны) |
| 3 | 3 | 125мТл - 317,8мТл | НI (протоны) |
| 3 | ЗА | 317,1мТл -702мТл | НI (протоны) |
| 4 | 4 | 700мТл - 1023мТл | Li7 (литий) |
| 5 | 5 | 1020мТл -2505мТл | D (дейтерий) |
Диапазон измерения магнитной индукции полей соленоидов от 57 до 700 мТл. Весь диапазон измеряемых индукций перекрывается двумя сменными преобразователями. Пределы измерения для каждого преобразователя с учетом перекрытия и запаса по краям диапазона приведены в табл. 2.
Таблица 2
Прибор Ш1-9 имеет встроенный цифровой индикатор отсчета вели чины измеряемого магнитного поля в единицах магнитной индукции, а также выход для подключения внешнего частотомера. При этом разность результатов измерения частоты встроенным цифровым индикатором и частотомером не превышает ±(0,003+0,1/Визм) % где Визм - показания цифрового индикатора.
Прибор Ш1-9 имеет встроенный осциллографический индикатор для наблюдения сигнала ЯМР, а также выход для подключения внешнего осциллографа. При этом разность показаний при работе с осциллографом и внутренним индикатором сигнала ЯМР не превышает ±0,003% от измеряемого значения магнитной индукции.
Прибор Ш1-9 обеспечивает измерение магнитной индукции в полях с неоднородностью до 0,05% на 1 см. При этом отношение сигнала к шуму не менее 1,5. Погрешность при измерении магнитной индукции не превышает:
1) ±(0,01 + 0,1/Визм) % при неоднородности магнитного поля не более 0,02 % на 1 см, где Визм - измеряемая магнитная индукция, мТл;
2) ±0,1% при неоднородности магнитного поля в пределах (0,02-0,05)% на 1 см.
Прибор Ш1-9 обеспечивает контроль уровня напряжения высокой частоты, контроль УПТ, тока модуляции и выходного напряжения фазового детектора, а также контроль калибровки цифрового индикатора и установки луча осциллографического индикатора. Максимальная индукция поля модуляции, создаваемого преобразователями, не менее 1 мТл. Прибор Ш1-9 обеспечивает автоматическое поддержание условий ЯМР при изменении магнитной индукции на ±0,05% для значений магнитной индукции от 100 до 700 мТл при неоднородности поля не более 0,02% на 1 см и отношении сигнала к шуму не менее 5. При этом погрешность измерения магнитной индукции не превышает ±0,02%.
Прибор Ш1-9 обеспечивает автоматический поиск сигнала ЯМР при измерении магнитной индукции постоянных магнитных полей от 50 до 500 мТл в межполюсных зазорах постоянных магнитов и электромагнитов при неоднородности поля не более 0,02% на 1 см и отношении сигнала к шуму не менее 5.
Прибор Ш1-9 обеспечивает полуавтоматический поиск сигнала ЯМР при измерении магнитной индукции постоянных магнитных полей от 50 до 500 мТл в межполюсных зазорах постоянных магнитов и электромагнитов. Прибор Ш1-9 обеспечивает на гнездах ФД "┴" управляющее напряжение для системы стабилизации полей электромагнитов не менее плюс 1В и не более минус 1В при нагрузке 1кОм и отношении сигнала к шуму не менее 5.
Значение частоты выходного напряжения на гнезде "5 МГц" равно (5±25·10-6) МГц. Прибор Ш1-9 обеспечивает технические характеристики по истечении времени установления рабочего режима, равного 15 мин. Прибор Ш1-9 допускает непрерывную работу в рабочих условиях в течение 8 ч при сохранении своих технических характеристик. Время непрерывной работы не включает в себя время установления рабочего режима.
Питание прибора Ш1-9 осуществляется от сети переменного тока напряжением (220±22) В, частотой (50±0,5) Гц. Мощность, потребляемая от сети при номинальном напряжении, не более 120 ВА. Габаритные размеры, мм, не более: генератора - 330x223x338; индикатора - 330x183x338; ящика укладочного для генератора - 580x301x446; ящика укладочного для индикатора - 580x301x446; ящика транспортного для генератора -752х532х560; ящика транспортного для индикатора - 752x532x560. Масса, кг, не более: генератора - 13; индикатора - 10; генератора и комплекта ЗИП в транспортном ящике - 70; индикатора в транспортном ящике - 60.
Способы оплаты
- Безналичный расчет. Предусмотрен для юридических лиц. Для выставления счета необходимо предоставить реквизиты вашей организации. Расчет будет отправлен на указанную в заявке электронную почту или по факсу.
- Банковский перевод. Им могут воспользоваться физические лица. Оплатить счет можно в любом отделении банка, оказывающего услуги на территории РФ.
О возможности оплатить наличными курьеру при доставке уточняйте у менеджера.
При переводе средств банковским платежом возможно взимание комиссии, информацию о ее размере получите у оператора.
Способы доставки
- Самовывоз со склада компании. Представитель организации-получателя должен иметь при себе паспорт, удостоверяющий личность, и доверенность, оформленную по форме № М-2 (утв. постановлением Госкомстата России от 30.10.97 № 71а).
- Автотранспортом компании. Доставка таким способом осуществляется только по Москве и Московской области. Стоимость услуг зависит от удаленности адресата от склада и не превышает 1500 рублей. Расчет транспортных услуг предоставляется менеджером по запросу.
- Курьерская доставка компанией-партнером PONY EXPRESS. Зона обслуживания - вся Россия. Тарифы на услуги и условия их оказания уточняйте на сайте транспортной компании.
- Сторонними транспортными компаниями. Их услугами вы можете воспользоваться по предварительному согласованию с менеджером. Тарифы на услуги уточняйте на сайтах соответствующих ТК. До терминалов некоторых компаний возможна бесплатная доставка груза.
Измеритель ИМИ-М применяется на элеваторах, мукомольных, крупяных и комбикормовых предприятиях.
Принцип работы измерителя основан на эффекте Холла. Магнитная индукция измеряемого постоянного магнитного поля в датчике Холла преобразуется в электрический сигнал, который вызывает перемещение стрелки показывающего прибора. Угол отклонения стрелки прямо пропорционален величине индукции магнитного поля. Конструкция измерителя ИМИ-М представляет собой переносной диапазонный прибор с зондом специальной конструкции для измерения индукции магнитного поля. В корпусе установлен показывающий прибор - микроамперметр марки М 1690А. Для защиты от внешних воздействий и удобства измерений преобразователь Холла размещен внутри зонда, выполненного из немагнитного материала. Пластина преобразователя Холла установлена на плоскости тарелки строго по ее центру и закрыта стаканом. Внутри стакана выводы датчика соединены с проводами измерительного кабеля, передающего аналоговые сигналы на измерительную схему, установленную внутри корпуса прибора. Расстояние между пластиной преобразователя Холла и плоскостью полюса магнита равно толщине дна тарелки - 0,6 мм. Тарелка прижата к ручке зонда с помощью гайки. Измерительный кабель зафиксирован внутри зонда крепежным винтом. Камера для установки элементов питания А332 расположена под нижней крыш кой измерителя. Перед началом работы, не включая измеритель, механическим корректором направляют стрелку на нуль. После включения прибора задают рабочий режим (5 мин.), потенциометром «Уст. О» устанавливают нуль измерителя. Переводят переключатель В4 в положение «Контр.» и потенциометром рабочего тока «Уст. тока» выводят стрелку прибора на максимальную отметку шкалы. Выбирают предел измерения. Для этого устанавливают переключатель ВЗ в положение «1000 мТл». Берут зонд и прижимают плоскость гайки к плоскости полюса магнита. Если стрелка прибора установится в диапазоне не более 200 мТл, то измеритель следует переключить на предел «200 мТл». При повышении значения 200 мТл измеритель следует включать на предел «500 мТл».
Технические характеристики.
Диапазон измерения магнитной индукции постоянных магнитных полей, мТл - 0-500.
Предел допускаемого значения основной погрешности измерителя (при температуре 20°С+2°С) на пределах измерения: «200 мТл», «500 мТл», %, не более +2,5.
Предел измерения «1000 мТл» - индикаторный.
Предел допускаемого значения дополнительной погрешности, вызванной отклонением температуры окружающей среды от нормального значения, %, не более 0,5 на 1°С.
Время успокоения подвижной системы измерителя, с, не более – 4.
Время установления рабочего режима измерителя, мин – 5.
Продолжительность непрерывной работы измерителя, мин, не менее – 15.
Источник питания - 3 батарейки А322.
Габаритные размеры, мм - 140x160x100.
Масса, кг, не более - 1,3.
Измерение магнитной индукции и напряженности магнитного поля в постоянных и переменных полях выполняются с помощью тесламетров с преобразователями Холла . При помещении такого преобразователя в магнитное поле на боковых его гранях генерируется ЭДС.
Выпускаемые промышленностью тесламетры данного типа предназначены для измерений магнитной индукции в пределах 0,002…2 Т, с частотным диапазоном до 1 ГГц. К их достоинствам можно отнести простоту конструкции, удобство в эксплуатации, высокие метрологические характеристики. Недостатки: показания прибора зависят от температуры.
В ядерно-резонансных тесламетрах в качестве преобразователя применяется разновидность квантового магнитоизмерительного преобразователя, действие которого основано на взаимодействии атомов, ядер атомов с магнитным полем. Диапазон измерения таких устройств достигает 10Т при классе точности измерений в пределах 0,001…0,1.
Ферромодуляционные тесламетры предназначены малых постоянных и переменных низкочастотных магнитных полей. Принцип их работы основан на явлении сверхпроводимости и позволяет производить измерения магнитного поля, создаваемого биотоками сердца, мозга человека. Напряженность магнитного поля в таких устройствах измеряют электродинамическим способом, основанным на взаимодействии тока, протекающего по рамке, с измеряемым магнитным полем. О значении напряженности поля судят по углу отклонения рамки, помещенной в измеряемое магнитное поле, при неизменном значении тока в ней.
Магнитные материалы делят на три группы: магнитомягкие; магнитотвердые; материалы со специальными свойствами. Статические и динамические характеристики магнитных материалов и методы их определения регламентируются соответствующими ГОСТами и стандартами.
Аппаратура для определения характеристик и параметров магнитных материалов состоит из намагничивающих и измерительных обмоток, средств измерения, регистрации, обработки полученной информации и различных вспомогательных устройств. В промышленных установках для определения статических характеристик магнитных материалов определяют индукцию с помощью индукционно-импульсного метода, а напряженность поля косвенно по силе тока в намагничивающей катушке и ее параметрам или с помощью магнитоизмерительных приборов. В установках для определения динамических характеристик магнитных материалов обычно используют индукционный магнитоизмерительный преобразователь и различные способы измерения его выходного сигнала.
Испытание магнитных материалов стремятся проводить при равномерном намагничивании материала, когда индукция в различных сечениях образца одинакова. Для испытания магнитного материала в замкнутой магнитной цепи используют образцы в виде кольца, что обеспечивает наибольшую точность измерения. Но изготовление таких образцов – сложное дело, поэтому гораздо проще испытывать образцы материалов в виде полос, стержней с помощью специальных устройств – пермеаметров.
Основные статические характеристики материалов определяются в постоянных магнитных полях и позволяют отличать один материал от другого. К ним относятся: основная кривая намагничивания и петля гистерезисного цикла, площадь которой пропорциональна энергии, затрачиваемой на перемагничивание, а точки пересечения с осями координат позволяют определить основные магнитные характеристики материалов. Наиболее распространенный способ определения статических характеристик – индукционно-импульсный метод с использованием баллистического гальванометра и веберметра.
Динамические характеристики зависят не только от качества самого материала, но и от формы и размеров образца, формы кривой и частоты намагничивающего поля. Динамическая петля гистерезиса и ее площадь определяют полную энергию, рассеиваемую за цикл перемагничивания, т.е. потери за счет гистерезисных явлений, вихревых токов, магнитной вязкости и т.п. Семейство динамических петель характеризует магнитный материал при данных размерах образца, форме и частоте магнитного поля. Геометрическое место вершины динамических петель является динамической кривой намагничивания. Важными параметрами магнитных материалов в переменных магнитных полях являются различные виды магнитной проницаемости.
- Переносной прибор с автономным питанием.
- Зонд специальной конструкции для измерений на магнитных системах сепараторов (и на отдельных магнитах).
- Простая настройка на измерение.
- Широкий диапазон измерений.
- Быстрое и удобное считывание показаний.
- Высокая надежность в эксплуатации.
- Пылевзрывобезопасное исполнение.
Для измерения нормальной составляющей магнитной индукции у поверхности полюсов постоянных магнитов, одиночных или собранных в блоки магнитных сепараторов. Диапазон измерения магнитной индукции постоянных магнитных полей от 0 до 500 мТл. Погрешность не более 2,5%.
Миллитесламетр ИМИ-М предназначен для измерения индукции магнитных и электромагнитных сепараторах и колонках.
Принцип работы измерителя ИМИ-М основан на эффекте Холла. Магнитная индукция измеряемого постоянного магнитного поля в датчике Холла преобразуется в электрический сигнал, который вызывает перемещение стрелки показывающего прибора. Угол отклонения стрелки прямо пропорционален величине индукции магнитного поля.
Конструкция измерителя ИМИ-М представляет собой переносной диапазонный прибор с зондом специальной конструкции для измерения индукции магнитного поля. В корпусе установлен показывающий прибор - микроамперметр марки М 1690А. Для защиты от внешних воздействий и удобства измерений преобразователь Холла размещен внутри зонда, выполненного из немагнитного материала. Пластина преобразователя Холла установлена на плоскости тарелки строго по ее центру и закрыта стаканом. Внутри стакана выводы датчика соединены с проводами измерительного кабеля, передающего аналоговые сигналы на измерительную схему, установленную внутри корпуса прибора. Расстояние между пластиной преобразователя Холла и плоскостью полюса магнита равно толщине дна тарелки - 0,6 мм. Тарелка прижата к ручке зонда с помощью гайки. Измерительный кабель зафиксирован внутри зонда крепежным винтом. Камера для установки элементов питания А332 расположена под нижней крыш кой измерителя.
Основные технические характеристики прибора ИМИ-М:
1. Диапазоны измерения: 0…200 мТл, 0…500 мТл, 0…1000 мТл.
2. Основная погрешность в диапазонах:
· 0..200 мТл, 0…500 мТл - +2,5 %
· 0…1000 мТл - +4 %
3. Время успокоения подвижной части прибора - не более 4 сек.
4. Погрешность установки нуля прибора +0,5 %.
5. Масса прибора без упаковки 0,74 кг.
6. Габаритные размеры прибора, не более:
Корпуса 150х150х80 мм,
Зонда Ду 18, длина 80 мм.
7. Источник питания - четыре элемента формата А