Компенсаторы переменного тока.
Методика измерения
Сначала устанавливают рабочий ток. Для этого переключатель П ставят в положение «а» и изменяя r1 устанавливаем нулевое показание гальванометра. При этом Ен=I*Rн. Откуда можно найти значение рабочего тока компенсатора. После установки рабочего тока переключатель П устанавливают в положение «б» и перемещением движка А, сопротивления r, добиваются отсутствия тока в гальванометре. При этом Ех=I*rx. Этот способ требует постоянства значения рабочего тока во время измерений. Это достигается определенной конструкцией регулируемого сопротивления r, на котором создается компенсирующее напряжение, оно выполняется в виде декады.
Компенсаторы переменного тока.
Принцип действия компенсаторов переменного тока заключается в том, что измеряемое ЭДС или напряжение уравновешивается известным напряжением, создаваемым I на участке сопротивлений вспомогательной цепи.
Для уравновешивания двух напряжений необходимо:
1.Равенство этих напряжений по модулю.
2.Противоположность их фаз.
3.Равенство частот.
4.Форма кривой должна быть идентичной.
Возможность выполнения первых трех условий объясняется путем выбора принципиальной схемой конденсатора и питания исследуемой цепи компенсатора от одного источника. Четвертое условие выполняется применением в качестве нуль индикатора вибрационных гальванометров, имеющих острую настройку на резонансную частоту.
Комп. пер. тока в зависимости от того, как производится уравновешивание по величине и фазе измерений и известного ЭДС и в каких координатах получается отсчет Е = разделяются:
1.Полярнокоординатные
2.Прямоугольно-координатные.
|
Для полярно- координатных необходим фазовращатель.
Схема полярно-координатных компенсаторов
НИ – нуль индикатор
ФР – фазорегулятор
Ех - измеряемое
- ФР
Величина Ех опред-ся по положению указателей движков Д1 и Д2 по шкале калиброванной проволоки а – б и магазина сопротивлений б – в.Фаза компенсирующего напряжения регулируется фазорегулятором. Отсчет величины сдвига фазы производиться по углу отклонения подвижной части ФР. Необходимое значение рабочего тока устанавливается с помощью амперметра при помощи реостата r измеряемое значение напряжений представляется в полярных
координатах. Ux= . Существенным недостатком этого типа компенсаторов яв-ся невысокая точность отсчета фазы (порядка 1°). Причины этого яв-ся трудность изготовления ФР с точным круговым вращающем полем.
Прямоугольно-координатные компенсаторы.
Калибратор имеет 2 рабочие цепи 1 и 2. Первая цепь состоит из калиброванной проволоки а – б, первичной обмотки воздушного трансформатора, амперметра и реостата. Ток I1 создает на калиброванной проволоке а – б напряжение Uаб, т.к. ток I1 устанавливается заданной величины то напряжение Uаб будет определяться сопротивлением rаб которое может быть проградуировано напряжением. Вторая рабочая цепь состоит из калиброванной проволоки в – г, вторичной обмотки воздушного трансформатора и резистора rf. При протекании по контуру 1 тока I1 в катушке трансформатора возникает
агнитный поток Ф, находящийся в фазе с током I1, в следствии отсутствия потерь на гистерезис и вихревые токи (т.к. воздушный трансформатор). Во вторичной обмотке индуцируется ЭДС:
Е = -jwМ *I , отстающая от Ф, а следовательно и I на угол 90°. Ток I во вторичном контуре будет определяться Е и полное сопротивление контура z:
I = Е /z = Е /(R +jwL )
Реактивное сопротивление контура 2 делается ничтожно малым по сравнению с активным, т.е. wL << R . Поэтому можно считать ток I совпадением по фазе с Е и, следовательно, сдвинутым на 90° по отношению к току I .
Ток I в контуре 2 создает на R -U , которое при постоянстве I и частоте f=const будет так же постоянным и определяться R , поэтому шкалу R можно проградуировать в единицах напряжения, поскольку сопротивления аб и вг чисто активные, то напряжения U , U по фазе совпадут с токами, но будут сдвинуты относительно друг друга на 90°. U = U . I при неизменном значении I зависит от частоты:
I =wМ* I / R , где R - полное сопротивление контура 2.
Из этого уравнения следует, что изменение частоты f приведет к изменению тока I , а следовательно и к изменению градуировки шкалы сопротивления R . Во избежании этого при изменении f, необходимо изменять сопротивление R так, чтобы wМ/ R =const при всех частотах в пределах заданных значений. Для этой цели в рабочую цепь 2 включают переменное сопротивление
R , которое меняется в зависимости от частоты.
Главная цепь-3, состоит из источника измерения напряжения Е , нуль индикатора и участков калибровочных проволок g o и g о.
При отсутствии тока геометрическая сумма этих падений напряжений равна по модулю U , но сдвинутая по отношению к нему на 180°. Величину и фазу U можно найти:
U =
tgj = U /U .
| 18. Общая теория мостовых схем. Мосты переменного тока.
Устройства использующие нулевой метод называют мостами.
В одну из диагоналей моста включен ИМ (б-г) в другую диагональ источник питания (а-в). Мост будет находиться в состоянии равновесия когда напряжение Uбг=0 => I=0;
I1z1=I3z3
I2z2=I4z4 => I1=I2; I3=I4
(*)
(*) – указывает при каких соотношениях сопротивлений плеч моста наступает его равновесие.
z1z4=z2z3
φ1+φ4=φ2+φ3 – последнее условие при каком соотношении расположения плеч в зависимости от их характера можно уравновесить схему.
Мосты переменного тока.
Применяются для измерения емкости, угла потерь конденсаторов, индуктивности и добротности катушек, взаимной индуктивности и частоты.
Схема моста для измерения конденсатора с малыми потерями
Если Сх включено в 1-е плечо то на основании равновесия моста в смежное плечо необходимо включить емкость. В остальные плечи можно включить активные сопротивления. С0 – образцовое сопротивление.
r0 – магазин сопротивлений, служащий для образования в плече с С0 такого же угла сдвига м/у током и напряжением как в плече содержащим Сх.
δ – угол потерь конденсатора
Для измерения емкости с большими потерями в диэлектрике применяют тот же самый мост но с параллельным включением С0 и r0.
Мосты для измерения L и Q.
Если одно из плеч моста образовано испытуемой катушкой и сопротивлением,то в смежное плечо мы должны вкл –ть образцовую L R2, R4- чисто активные сопр-ия. Если для получения равновесия оказалось необходимым вкл-ть R последовательно с Lx, то условие равновесия будет иметь вид (r+Rx+јωLx)R4=(R0+ јωL0)R2;
Rx=R0*R2/R4-r; Lx=L0R2/R4
Если для получения равновесия резистор r последовательно с L0, то условие равновесия будет иметь вид:
Rx=(R0+r)R2/R4; Lx=L0R2/R4
|
Для измерения индуктивности Lx м/но воспользоваться образцовой C.
Lx=C*r2*r3
В плечо противоположное измеряемому вкл-ся образцовый конденсатор с //-но присоединенным к нему резистором.
- для обоих
схем
19. Мосты постоянного тока.
Мосты для измерения сопротивления на постоянном токе
Одинарными мостами постоянного тока принанято называть четырехплечие мосты с питанием от источника постоянного тока.
В зависимости от погрешности включаем разные резисторы. Измерение rx производиться путем изменения одного или нескольких плеч до момента отсутствия тока в цепи Г (гальванометра).
Двойной мост
I1=I2; I3=I4; Ix=Iн;
Определим условие равновесия моста пологая для простоты что сопротивления соединительных проводов и контактов входят в состав сопротивлений плеч.
При равновесии моста ч/з гальванометр ток=0
Если выполнить условие r1r4=r2r3, то второй член выражения сократиться и получиться:
Для того чтобы некоторая неточность выполнения этого условия r1r4=r2r3 не создавало заметной погрешности сопротивления r стремятся сделать как можно меньше. С этой целью r включают в виде отрезка достаточно толстого медного провода.
|
20. Электронные вольтметры переменного тока
(амплитудные, среднего значения, действующего
значения).
Электронные вольтметры переменного тока
Представляют собой сочетание выпрямителя, усилителя и магнитоэлектрического ИМ.
1 – я схема используется для универсальных вольтметров переменного и постоянного тока. Предел измерений ограничивается порогом чувствительности выпрямителя и составляет 0,1, 0,2 В.
При использовании выпрямителей ВЧ диодов диапазон будет от 20 до 300 МГц.
Вольтметры выполненные по 2-й схеме имеют большую чувствительность и точность, но меньший раб-ий диапазон частот который ограничивается усилителем У. В – выпрямитель. УПТ – усилитель постоянного тока. В зависимости от градуирования мы можем измер-ть действ-е значении.
Вольтметры средневыпрямленного значения
Строятся на основе одного и двух полупроводниковых выпрямителей, в которых диоды работают на линейном участке хар-ки, поэтому выпрямители дают пост-ю составляющую тока пропорционально среднему значению измеряемого напряжения Ux.
Выпрямители среднего значения используются в высокочувствительных вольтметрах с предварительным измерением сигналов (схема 2).
Вольтметры действующих значений
Используют выпрямитель с квадратичной ВАХ.
а – коэф-т; U>0;
Среднее значение тока определяется действительным значением напряжения.
Шкала прибора в этом случае получается квадратич-ой с градуировкой действ-ых значений.
В качестве выпрямителей используют лампы и диоды. Резистор с сопротивлением R нагревается и меняет сопротивление у транзисторов.
Вольтметры амплитудного значения
Такие вольтметры у которых показания соответствуют амплитуде измеряемого синусоидального напряжения или максимального его значений при искаженной форме кривой.
Шкала прибора может быть отградуирована как максимальное значение так и действующее. Для измерения амплитудного значения выпрямительного устройства вольтметра вводиться элемент запоминающий значение Uмах.
Чаще используют конденсатор заряженный ч/з диод.
1 – с открытым входом
2 – с закрытым входом
3 – двухполупериодный выпрямитель
|
1) В положительный период Uвх, диод открыт и происходит заряд конденсатора С до амплитуды Um.
В отрицательный полупериод конденсатор разряжается через нагрузку R. Если сделать постоянную времени цепи разряда конденсатора значительно больше периода измеряемого напряжения, то за время отрицательной полуволны конденсатор разряжается незначительно. (if R будет больше то конденсатор будет разряжаться долго).
Отпирание диода и заряд конденсатора происходит за малые значения Q. Пульсации напряжения Uc зависит от выбора сопротивлений, цепи разряда и заряда конденсатора. И должно выполняться условие
, где R – сопротивление разряда, Rд – сопротивление диода Rи – сопротивление источника. Если измеряемое напряжение имеет постоянную составляющую:
, то U0 (постоянная составляющая) также через диод поступает в цепь заряда С и соответственно: ; Для того чтобы исключить постоянную составляющую используют схемы с закрытыми входами. Для уменьшения пульсации выпремленного сигнала на входе амплитудного детектора ставят R – C фильтр.
21. Импульсные вольтметры. Вольтметры постоянного тока.
Импульсные вольтметры.
В импульсных вольтметрах используют схемы 2-х полупериодных ПАЗ (преобразователи амплитудных значений). Для измерения амплитуды импульса со скважностью порядка используются амплитудные детекторы с открытым и закрытым входом у которых постоянная времени цепи разряда существенно увеличено.
Увеличение необходимо для того, чтобы напряжение на выходе схемы менялось значительно в интервале времени м/у импульсами. При малых длительностях импульсов 10-100нс и значительных скважностях >10 погрешность за счет разряда конденсатора получается значительной. Шкалы импульсных вольтметров градуируют амплитудное значение напряжения.
«+»: 1) высокая чувствительность
2) практически отсутствие потребляемой мощности от источника
3) широкий диапазон измеряемых напряжений
«-»: 1) ограниченная точность , погрешность 4-6%
2) частотная погрешность при > 100Мгц; объясняется в основном влиянием электродной емкости транзисторов, диодов и т.д., а также поразитными емкостями.
Вольтметры постоянного тока
могут строиться по схеме прямого усиления, до величины достаточной для отклонения указателя МЭ ИМ. Однако при измерении напряжений соизмеримых со значениями дрейфа нуля У постоянного тока возникает значительная погрешность. Поэтому при измерении малых напряжений применяют усилители с преобразованием спектра.
Измеряемое напряжение ч/з фильтр подается на вход модулятора, модулированный сигнал усиливается усилителем У1(переменного тока) и преобразуется в постоянное напряжение демодулятором, и ч/з согласующий усилитель У2 подается на ИМ. ГНЧ (несущей частоты) обеспечивает подачу напряжения на М и ДМ для синхронной работы.
| 22. Электронно-лучевой осциллограф. Структурная схема. Генератор развертки.
Электронный осциллограф представляет собой универсальный измерительный прибор для визуального наблюдения электрических сигналов и измерения их параметров с использованием средств отображения формы сигнала. Они имеют высокую чувствительность, обладают высоким входным сопротивлением и малой инерционностью. Доминирующее положение занимают осциллографы, в которых исследуемый процесс в виде светящейся кривой наблюдается на экране ЭЛТ.
Принцип работы: принцип отображения формы сигнала на экране ЭЛТ можно представить как: исследуемое напряжение является функцией времени, отображенной в прямоугольных координатах графической функции U=f(t). Две пары пластин ЭЛТ отклоняют луч в двух взаимно-перпендикулярных направлениях, которые можно рассматривать как координатные оси. Поэтому для наблюдения исследуемого напряжения на экране ЭЛТ необходимо чтобы луч отклонялся по горизонтальной оси пропорционально времени, а по В. оси – пропорционально исследуемому напряжению. Для этого к ГО пластинам подводится линейно-измен-ся напряжение (ЛИН), которое заставляет луч перемещаться по горизонтали с V=const слева направо и быстро возвращаться обратно. Исследуемое напряжение подается на ВО пластины и след-но, положение пера в любой момент времени однозначно соответствует значению ис-го сигнала в этот момент. За время действия ЛИН луч вычерчивает кривую исл-го сигнала. Изображение называется осциллограммой.
Генератор развертки:разверткой напряжения называют напряжение, определяющее траекторию и скорость перемещения луча ЭЛТ в отсутствии исл-го сигнала. Траекторию, описываемую лучом, принято называть разверткой.
Схема развертки (Ср):
Луч равномерно с постоянной скоростью должен перемещаться от левого края к правому ЭЛТ и очень быстро возвращаться в исходное состояние, что возможно при условии что напряжение на ГО пластинах изм-ся по пилообразному закону. Пилообразное напряжение, выработанное ГР должно иметь высокую линейность участка, создающего прямой ход луча, большую крутизну при обходе луча, амплитуду достаточную для отклонения луча на экране.
iR = iC так как KU очень большой и ООС очень глубокая, то можно считать, что UI=0
поскольку во время прямого хода луча U=const получим Uвх=U0 и
| 23. Цифровые средства измерений. Основные понятия и определения. Основные методы преобразования непрерывных измеряемых величин в коды. Классификация ЦИП.
Цифровыми наз-ся СИ автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измер-й инф-ии, показания которых представляется в виде цифровой формы.
ЦИУ – цифровые измерительные устройства. В ЦИУ в соответствии со значением измеряемой величины образуется код – серия условных сигналов или комбинация состояний (положений) элементов ЦИУ.
Классификация ЦИУ.
Основные метрологические св-ва ЦИУ опред-ся способом преобразования непрерывной величины в код, т.к. дальнейшая передача и преобразование кода практически не вносит погрешности. Поэтому основная классификация определяется по способу преобразования непрерывной велечины.
1 гр. ЦИУ последовательного счета:
Признаки: значение измеряемой величины сначала преобразуются в числоимпульсный код, который затем преобразуется в другие коды, удобные для управления отчетным устройством и для выдачи кода в другие приборы.
2 гр. ЦИУ поразрядного уравновешивания:
Основаны на использовании метода сравнения и вычисления
3 гр. ЦИУ считывания
На основе метода считывания
Классификация по:
1) измеряемой величине (вольтметры, частотомеры)
2) в зависимости от степени усреднения значений измеряемой величины
3) по режиму работы. Разделяются на:а)циклические (развертывающие)
б)следящие (процесс преобразования начинается только при отклонении измеряемой величины от ранее измеренной (характер процесса преобразования зависит от значения отклонения измеряемой величины)
В циклических приборах весь процесс преобразования протекает всегда независимо от значения измеряемой величины по заданной программе от начала до конца. Далее процесс повторяется.
Кроме того все ЦИУ делятся по точности, быстродействию и надежности.
24. ЦИП с непосредственным преобразованием в код временных интервалов. Приборы для измерения интервала времени. Фазометры. Частотомеры.
Временные интервалы tx могут быть измерены путем подсчета числа квантующихся импульсов стабил. частоты f0=1/T0 пришедших на счетчик за время tx.
ГИСЧ – генератор импульсов стабилизации частоты
Цикл начинается с установки в пересчет. устройство(ПУ) и триггере (Tr). При поступлении старт – импульса Tr открывается, открывается ключ К. Т.о. импульсы ГИСЧ начинают поступать на вход ПУ. После окончания tx стоп импульс возвращает триггер в исходное состоянии. Ключ К закрывается. На отсчет. устройство (ОУ) будет зафиксировано число, которое будет приблизительным временем tx/
Фазометры.
Сдвиг фаз между 2-мя U-ми Ux1 и Ux2 легко преобразуется во временной интервал tx. Поэтому схема фазометра отличаются от предыдущей схемы 2-мя формирователями Ф1 и Ф2, форм-ие старт и стоп импульсы в момент перехода кривых напряжений ч/з 0 и блока выделения временных интервалов, кот. из серии импульсов выдел. только 2.
То – период измерения напряжения Ux1 и Ux2
Частотомеры
Прибор отличается от прибора измерения времен. интервалов наличием блока выделения временных интервалов выдающего старт и стоп импульсы ч/з интервал tx=nTx, где Тх – период измерения напряжений
n=1,2,3...
N=n*(Tx/To)=n*(f0/fx);
|
25. ЦИП с непосредственным преобразованием в код временных интервалов. Время-импульсный вольтметр.
Принцип действия его состоит в том, что измеряемое напряжение Ux предварительно преобразуется во временной интервал Тx, путем сравнения Ux с линейно изменяющимся напряжением Uk. Далее временной интервал измеряется теми же способами.
Структурная схема:
ГЛИН – генератор линейно изм-гося напряжения
СУ – сравнивающее устройство
ГИСЧ – генератор импульса счета частоты
Тг – триггер
К – ключ
ПУ – пересчетное устройство
ОУ – отсчетное устройство
При запуске старт импульсом в какой-то начальный момент времени t. ГЛИН начнет вырабатывать напряжение. В момент времени t1 сработает Тг, который откроет К и запустит ГЛИН. Напряжение Uk на выходе ГЛИН начнет изменяться по линейному закону и на вход ПУ под-ся импульсы стабильной частоты. В момент времени t2 СУ стоп импульсом ч/з Тг и К прекратит подачу импульсов ПУ. Т.о. за время tx=t2-t1 в ОУ будет зафиксировано число n.
Эт. интервал времени
K – коэффициент характеризующий скорость изменения напряжения Uk.
26. ЦИП с непосредственным преобразованием в код частоты. Частотомер. Частотный интегрирующий вольтметр.
1. частотомер
П.д. пр-ра основан на подсчете числа импульсов частотой f x за интервал времени t и
ГИЗД – генератор импульсов заданной длительности ч/з Тг откроет К на время tи, за это время импульсы частотой fx сформир. Ф пойдут на вход ОУ в кол-ве N.
2. Интегрирующие вольтметры.
В этом приборе измеряемое напряжение Ux предварительно преобразуется в частоту f x=KUx K - коэффициент преобразования. Затем эта частота измеряется по предыдущей схеме на ОУ будет зафиксировано число N:
Показания прибора пропорциональны среднему значению Ux.
27. ЦИП с непосредственным преобразованием в код напряжения постоянного тока.
Циклический вольтметр
В этом приборе измеряемое напряжение UX в начале преобразуется в число-импульсный код путем сравнения UX с известным напряжением Uk возрастающим во времени скачками.
Рисунок
ГЛСН- генератор линейно-ступенчатого напряжения ГИ. При подаче стартового импульса ТГ опрокидывается, изменеяет состояние и своим выходным сигналом открывает ключ К. Импульсы от Ги начинают проходить через К на вход ГЛСН, выраб-го Uk и на ПУ. Напряжение Uk нв выходе ГЛСн начинает возрастать по линейно-ступенчатому закону. При Uх=Uk с определенной погрешностью СУ выдает стон-импульс, возвращающий ТГ в исходное состояние. ТГ закрывает К и тем самым прекращает поступление импульсов на вход ГЛСН и ПУ. На ОУ будет зафиксировано число N, пропорциональное измеряемому напряжению.
| 28. Кодо-импульсные ЦИП. Вольтметры постоянного тока.
ВД – входной делитель СУ- сравниввающее устройство УУ-устройство управления ОУ-отсчетное устройство
Ux поступает на ВД при малых значениях измеряемого напряжения, на входе может устанавливаться усилитель. С выхода ВД U1Х=КUХ , где К -коэффициент деления ВД, подается на СУ, на второй вход СУ подается Uк -напряжение сравнения, снимаемое с ЦАП
СУ в зависимости от знака разности между Uх и Uк подает соответствующий сигнал в УУ. Это устройство в приборах с автоматической установкой поддиапазанов и указанием полярностей в зависимости от полученных сигналов Ux-Uk воздействует на ВД, переключая пределы измерений поддиапазона и на устройство, указывающее полярность входного напряжения и на ЦАП, изменяя величину Uk.. Под воздействием УУ Uk, будет изменяться ступенями в соответствии с выбранным кодом до тех пор пока не будет получено равенство Uk=Ux1=KUx. Одновременно с переключением ЦАП УУ формирует код для ОУ и для выдачи его на выход.
| 30. Классификация способов и СИ параметров магнитного поля (м.п.)
Известно достаточно большое количество приборов и способов для измерения параметров м.п. Обычно прибор для измерения магнитных величин состоит из ИП магнитной величины в электрическую и измерительного устройства для измерения электрической величины. ИП входной величиной которого является магнитная величина называется магнитным измерителем и в соот-ии с видом выходной величины такие ИП делят на 3 группы: магнито-электрические, магнито-механические и магнито-оптические преобразователи. Основой для создания ИП магнитных величин могут служить следующие физические явления:
- электромагнитной индукции
- силовое взаимодействие измеряемого м.п. с полем постоянного магнита или контура с током
- гальвано-магнитные явления
- изменения магнитных свойств материала
- внутриатомные явления (возникновение при взаимодействии микрочастиц с м.п.).
31. Измерение магнитных величин с использованием явления ЭМИ.
В приб-х, исп-х явл-е ЭМИ, ИП служит катушка, витки кот-й сцепляются с магнитным потоком. При измен-ии магн. потока в кат-ке с числом витков Wk:
В случае, если поле в пространстве, охват-мом кат-кой однородно, то м/о исп-ть связь м/у магн. потоком, В и Н:
Явл-е ЭМИ м/о исп-ть для измер-я хар-к как перем-х так и пост-х полей. Измер-е хар-к пост-го во времени магнитного поля необх-мо измен-ть поток измер-ой кат-ки (ИК). Осущ-ть измен-е потокосцепл-я (ψ) м/о одним из след-х способов: 1) выдернуть ИК из поля, 2) вращать ее с пост. скор-ю 3) качать отн-но среднего полож-я.
При измен-ии ψ в ИК:
Из выр-я видно, что измер-е ψ ИК необх-мы приборы, осущ-е интегр-е имп-са ЭДС или имп-са тока. В кач-ве интегр-х устр-в исп-ют баллист-й галванометр(БГ), МЭ вебберметр.
Сх. для измер-я магн. потока:
Если изменить поток Фх→0, то на зажимах ИК возн-ет ЭДС, кот-я будет уравновешена полным пад-ем напр-я в цепи БГ. При этом первый наибольший отброс подв. части будет пропорц-н ЭДС
Интегр-я это выр-е в пределах времени измен-я ψ и учит-я, что в мом-т начала и оконч-я измен-я ψ ток будет равен 0, то
ΔФх – измен-е потока за указ-е время. Q – кол-во элекрт-ва, прошедшее за это время в цепи. Наибольший отброс: α1м=Sδ∙Q →Q=Сδ∙ α1м
Сδ – баллист-я пост-я гальванометра [Кл/дел]
α1м – первый наиб-й отброс БГ.
ΔФх= Сδ∙r∙ α1м/Wk
Сδ∙r=Cф – пост. БГ по магн. потоку. [Вб/дел]
ΔФх= Сф∙ α1м/Wk.
Сф зависит от сопр-я цепи r, поэтому ее нужно опр-ть для конкрю цепи. Для опред-я Сф исп-ся кат-ка взаимной инд-ти М. При изм-ии тока первичной обм-ки кат-ки М на Δi, во вторичной обм-ке, подкл-ой к БГ произойдет измен-е Ф: ΔФ=М∙ΔI.
ΔФ вызовет отброс подв-ой части БГ β1м
Сф= М∙ΔI/ β1м [Вб/дел]
| 32. Измерение магнитных величин с использованием гальваномагнитных эффектов.
Гальваномагнитные эффекты – явления, возникающие при помещении металла или полупроводника, по которому протекает ток, в магнитное поле.
К ним относятся:
1.Возникновение разности потенциалов м/у боковыми гранями пластины в направлении перпендикулярном направлению тока – эффект Холла.
2.Изменение электр-го сопротивления – эффект Гаусса.
Схема прибора для измерения магнитной
индукции, основанной на эффекте Холла.
Преобразователь Холла представляет собой пластину из полупроводника, в которой протекает ток i.
Вектор В перпендикулярен плоскости пластины; на боковых гранях возникает разность напряжения, называемая ЭДС Холла.
, где - постоянная Холла, - потенциал Холла.
После усиления ЭДС измеряется милливольтметром, шкала которого может быть проградуирована в единицах магнитной индукции при условии постоянства тока.
Примечание: В двигателях внутреннего сгорания по ЭДС можно судить о датчике распределения зажигания, то есть ЭДС при вращении коленчатого вала создает искру, то есть производит зажигание.
Схема тесламетра с преобразователем Холла для измерения индуктивности постоянных магнитных полей.
пх – преобразователь Холла питается переменным током f=1кГц от генератора Г через разделительный трансформатор Т, напряжение компенсации Ек
снимается с резистора R1 и подается через R4, а ЭДС Холла подается в противофазе через R3 на вход усилителя, где эти сигнала суммируются и на выходе усилителя образуется сигнал пропорциональный сумме Ек и Ех. Суммарное напряжение поступает на фазочувствительный выпрямитель. Момент компенсации определяют при помощи микроамперметра с двухсторонней шкалой, а измерение магнитной индукции производят по шкале резистора R1. Угол сдвига фаз между Ек и Ех должен быть = 1800, что является необходимым условием компенсации и обеспечивается выбором фазы тока в преобразователе Холла в зависимости от направления магнитного поля.
Для этого нужен переключатель SA ставить в положение S или N.
|
33. Измерения в магнитных полях с использованием явлений, возникающих при взаимодействии микрочастиц с магнитным полем.
Магнитные ИП, в которых используются эти явления наз квантовыми. Существует несколько таких разновидностей.
Принцип действия ядерного резонансного ИП. Известно, что ядра атомов обладают моментом количества движения (спином) и магнитным моментом. Отношение магнитного момента микрочастицы к её механич моменту наз гиромагнитным отношением (g). Известно, что магнитные моменты ядер вещества, внесенные в постоянное МП ориентируются в направлении этого поля. При изменении направления внешнего поля, результирующий ядерный магнитный момент начинает прецессировать относительно нового направления магнитной индукции, т.е. вектор Мм будет вращаться относительно вектора магнитной индукции с некоторой частотой w=g*В, образуя при этом конус с углом ФИ при вершине.
С течением времени процесс затухает. При этом угол прецессии ФИ®0, а само вещество приобретает стационарную намагниченность, вектор которой совпадает с новым направление вектора B внешнего поля, следовательно, измерив частоту прецессии можно измерить значение В. Для измерения частоты прецессии используется несколько методов, один из них основан на явлении ядерного магнитного резонанса.
ЯРП-ядерно-резонансный пр-ль, сост из ампулы с водой, охватываемой катушкой К. Г-генератор ВЧ, ЭО-электронный осцилограф, Ч-частотомер.
Если на измеряемое пост МП В наложить переменное В, частоту которого можно плавно изменять с помощью Г, то при совпадении частоты прецессии с частотой переменного В будет наблюдаться явление ядерного магнитного резонанса. Амплитуда прецессии возрастает и достигает максимального значения. Увеличение амплитуды прецессий сопровождается поглощение ядер вещества энергией переменного поля, что приводит к изменению добротности катушки К, а следовательно к уменьшению напряжения на её зажимах. Катушка К является элементом колебательного контура Г, следовательно в момент резонанса выходное напряжение генератора минимально, что м.б. зафиксировано с помощью ЭО. Частота прецессий определяется путем измерения частоты генератора Г.
| 35 Статические, динамические характеристики магнитных материалов. Магнитные цепи и образцы для испытаний.
Статические характеристики (СХ). К основным СХ ИМ относятся кривая намагничивания и симметричная предельная петля гистерезиса. Кривая намагничивания м.б. начальной и основной: начальная кривая намагничивания – зависит от магнитной индукции В от напряженности намагничивающего поля H при монотонном возрастании магнитного поля для материала предварительно размагниченного. Эта кривая плохо воспроизводится, поэтому на практике пользуются основной кривой намагничивания, которая мало отличается от начальной, н
|
Поиск по сайту:
|