وسائل وطرق قياس الكميات المغناطيسية

في بعض الأحيان ، لحل المشاكل التقنية أو لأغراض البحث ، من الضروري قياس الكميات المغناطيسية. بالطبع ، يمكن أيضًا تحديد قيمة الكمية المغناطيسية المطلوبة بشكل غير مباشر من خلال اللجوء إلى الصيغ بناءً على البيانات الأولية المعروفة. ومع ذلك ، للحصول على القيمة الأكثر دقة للتدفق المغناطيسي F ، أو الحث المغناطيسي B أو شدة المجال المغناطيسي H ، تكون طريقة القياس المباشر أكثر ملاءمة. دعونا نفكر في طرق القياس المباشر للكميات المغناطيسية.

من حيث المبدأ ، يمكن أن تعتمد طريقة قياس القيمة المغناطيسية على حقل مغناطيسي إلى التيار أو السلك. ترتبط القوة الناتجة عن المجال المغناطيسي بالعملية الكهربائية ، ومن ثم بمساعدة جهاز قياس كهربائي ، يتم الحصول على قيمة الكمية المقاسة في شكل مناسب للإدراك البشري.

هناك طريقتان رئيسيتان لقياس الكميات المغناطيسية: الحث والمغناطيسية الجلفانية.

الأول يعتمد على تحريض EMF عندما يتغير التدفق المغناطيسي ، والثاني - على عمل المجال المغناطيسي على التيار. لنلقِ نظرة على هاتين الطريقتين بشكل منفصل.

طريقة الحث الكهرومغناطيسي

من المعروف أنه عندما يتم عبور لفات الملف L عن طريق التدفق المغناطيسي F (عندما يتغير التدفق المغناطيسي الذي يخترق الدائرة) ، يتم تحفيز EMF (E) في موصل الملف ، بما يتناسب مع معدل تغير المغنطيسي flux dF / dt ، أي متناسب مع قيمته F. هذه الظاهرة موصوفة بالصيغة:

في مجال مغناطيسي موحد ، سيكون التدفق المغناطيسي F متناسبًا بشكل مباشر مع الحث المغناطيسي B ، وسيكون معامل التناسب هو منطقة الحلقة S المثقوبة بخطوط الحث المغناطيسي.

بالإضافة إلى - الحث المغناطيسي سوف يتضح أن B يتناسب طرديًا مع قوة المجال المغناطيسي H من خلال الثابت المغناطيسي μ0 إذا حدثت الظاهرة في فراغ ، أو مع الأخذ في الاعتبار النفاذية المغناطيسية للوسط - أيضًا من خلال النفاذية المغناطيسية النسبية μ لهذا الوسط .

لذلك ، تسمح لك طريقة الحث بإيجاد القيم: التدفق المغناطيسي Ф والحث المغناطيسي B وقوة المجال المغناطيسي H. تسمى أجهزة قياس التدفق المغناطيسي مقاييس الويب أو مقاييس التدفق (من التدفق - التدفق).

يتكون مقياس Webermeter من ملف حث بمعلمات معروفة ومتكامل DUT. جهاز الدمج هو جلفانومتر مغناطيسي كهربائي.

إذا تم إحضار ملف مقياس الويب إلى مكان به مجال مغناطيسي أو إزالته منه ، فسيكون انحراف آلية القياس لمقياس الويب (انحراف النقطة أو تغيير الأرقام على الشاشة) متناسبًا مع الحث B لهذا المجال المغناطيسي.يمكن وصف الاعتماد الرياضي بسهولة بواسطة الصيغة:

طريقة الجلفانومغناطيسية (طريقة القاعة)

من المعروف جيدًا أن قوة أمبير تعمل على سلك يحمل تيارًا موجودًا في مجال مغناطيسي خارجي ، وإذا نظرنا إلى العملية عن كثب ، فإن قوة لورنتز تؤثر على الجسيمات المشحونة التي تتحرك في السلك.

لذلك إذا تم وضع لوحة موصلة في مجال مغناطيسي ومرر تيار كهربائي مباشر أو متناوب عبر اللوحة ، فسيظهر فرق جهد مباشر أو متناوب عبر نهايات اللوحة. يسمى هذا الاختلاف المحتمل بـ Hall EMF.

بناءً على المعلمات المعروفة للوحة ، مع معرفة Hall EMF ، من الممكن تحديد قيمة الحث المغناطيسي B. يسمى الجهاز المصمم لقياس الحث المغناطيسي مقياس التسامي.

لو مستشعر القاعة (مستشعر القاعة) الطاقة من مصدر واحد ثم تطبيق فرق محتمل تعويضي من مصدر ثان ، ثم من الممكن تحديد Hall emf بواسطة طريقة المعوض باستخدام المقارنة.

الجهاز بسيط للغاية: يتم تطبيق الجهد التعويضي المأخوذ من المقاوم القابل للضبط في الطور المضاد باستخدام Hall emf وبالتالي يتم تحديد قيمة Hall emf. عندما يتم تغذية دائرة التعويض ومستشعر القاعة من نفس المصدر ، يتم التخلص من الخطأ الذي يمكن أن ينشأ عن عدم استقرار الجهد والتردد للمولد.

تستخدم مستشعرات القاعة على نطاق واسع كمستشعرات موضع الدوار في المحركات الكهربائية وغيرها من الأجهزة حيث يمكن الحصول على إشارة من مغناطيس دائم متحرك أو من قلب محول ممغنط.على وجه الخصوص ، يعمل مستشعر Hall في بعض التطبيقات كنوع من البديل لمحول قياس التيار.