Politechnika Lubelska

Katedra Podstaw Metrologii

Laboratorium Metrologii

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 12.

Temat :Pomiar podstawowych wielkosci magnetycznych.

Wykonano: 18.11.1996

Grupa :

BIALAS KRZYSZTOF

Jagiello Magdalena

Grupa ED 5.3

Rok akad. 1996/97

I. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie metod pomiaru wielkości magnetycznych.

II.Pomiary strumienia magnetycznego magnesu stałego przetwornika magnetoelektrycznego galwanometrem.

Układ pomiarowy:

gdzie:

S_p - sonda pomiarowa

R_d - rezystor dekadowy DRGa-16 PL-P3-534-E6/

R_b - rezystor bocznikujący P_dop = 0.5W, kl.0.5, PL-P3-317-E6/

G_p - galwanomert 10mWb, kl.0.5, 100dz.,PL-P3-588-E6/

Rezystancja bocznika R_b obliczona ze wzoru wynosi:

C₁ = C_n * [ ( R_c + R_b ) / R_b ] = ( Z_c * DF ) / Da

Galwanometr ma zakres 10mWb i 100działek stąd:

C_n = 10mWb / 100dz = 0.1mWb/dz

Aby obliczyć C₁ należy zrobić założenia, że F=0.12mWb, Da=100dz, R_c =8.7W, Z_c = 150zw

C₁ = ( 150zw * 0.12mWb ) / 100dz = 0.18 ≈0.2 mWb/dz

Teraz możemy wyznaczyć rezystancję bocznika R_b

R_b = R_c / [ ( C₁ / C_n ) - 1 ] = 8.7 / [ ( 0.2 / 0.1 ) - 1 ] = 8.7W

Tabela pomiarowa:

l.p.	Da	Daśr
	[ dz ]	[ dz ]
1	770
2	77.0	76.6
3	76.5
4	76.0

III. Wyznaczenie indukcji magnesu trwałego.

Przeliczając wychylenie z poprzedniego zadania pomiarowego na wartość strumienia otrzymujemy:

- strumień w magnesie

F_śr = ( C₁ * Da_śr ) / Z_c = ( 0.2 * 76.6) / 150 = 0.102mWb

- indukcja w magnesie

B = F_śr / S

S = 0.011m * 0.033m = 3.63*10^-4 m²

B = 0.102mWb / 3.63*10^-4m² = 0.273T

- stąd stała miliweberomierza po zbocznikowaniu

C₁ = 0.1* [ ( 8.7 + 8.7 ) / 8.7 ] = 0.2 mWb/dz

IV. Badanie wpływu rezystancji obwodu cewki pomiarowej na błąd pomiaru strumienia.

Układ pomiarowy jak wcześniej

Tabela pomiarowa:

l.p.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Rd [W]	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
Da[dz]	76.5	76	75.5	75	74.7	74.4	74	73.5	72.2	72
dF [%]	-0.2	-0.8	-1.5	-2.1	-2.5	-2.9	-3.4	-4.1	-5.8	-6.1

Dla R_d = 0 strumień zmierzony ma wartość Da_o = 76.6 Wb czyli:

Błąd względny dla pierwszego pomiaru wynosi:

d_F = [ ( Da - Da_o ) / Da_o ] * 100% stąd

d_F = [ ( 76.5 - 76.6 ) / 76.6 ] * 100% = -0.13%= -0.2%

Charakterystyka błędu względnego w funkcji rezystancji w obwodzie cewki pomiarowej.

V. Wyznaczanie dla próbki pierścieniowej charakterystyki komutacyjnej magnesowania.

Układ pomiarowy:

gdzie:

A₁ - amperomierz ME, 1.5A, 75dz., kl.0.5, PL-P3-76-E6/

A₂ - amperomierz EM, 5.0A, 50dz., kl.0.5, PL-P3-253-E6/

R₁ - rezystor suwakowy R = 13.9W, I = 2.9A, PL-P3-103-E6/

R₂ - rezystor suwakowy R = 46,Ω I = 2.4A, PLK-020-E6/

R_d - rezystor dekadowy kl.0.05, PL-P3-534-E6/

R_b - rezystor kołkowy P_dop = 0.5W, kl.0.05, PL-P3-317-E6/

G_b - galwanometr balistyczny kl.1,R = 600W, 140dz.,t_o =11s, PL-P3-1743-E2-M

Pr - badana próbka ferromagnetyczna H_max = 1315 A/m, B_max = 1.2T, m = 574.7G

M - wzorzec indukcyjności wzajemnej M = 0.01H, I_max = 1A, PL-P3-3112E6/

At - autotransformator PL-P3-351-E6/

= - zasilacz stabilizowany PL-P3-1820E6/

W₁ - wyłącznik jednobiegunowy

W₂ , W₃ - wyłączniki dwubiegunowe

P₁ , P₂ - przełączniki dwubiegunowe

1. Skalowanie galwanometru balistycznego.

Obliczenia:

DI = 1A

M = 0.01H

Z_c = 1200zw

D_z = 0.1046m

D_w = 0.08454m

H = 0.0251m

Stąd przekrój poprzeczny próbki wynosi:

S_c = 0.5 * ( D_z - D_w ) * H

S_c = 0.5 * ( 0.1046 - 0.0854 ) * 0.0251 = 2.523*10^-4 m²

Ponieważ zaobserwowane wychylenie dla zmiany prądu o 1A wyniosło Δα=310 więc stała galwanometru balistycznego k_b na wartość:

k_b = 2 * M * DI / ( Z_c * S_c * a_śr )=2 * 0.01 * 1 / ( 1200 * 2.523*10^-4 *310) =2.13*10^-4 T/dz

b. Wyznaczanie komutacyjnej charakerystyki magnesowania dla próbki pierścieniowej.

Tabela pomiarowa:

l.p.		I		α  B				H
		[ A ]		[ dz * 100]		[ T ]		[ A/m ]
1		0.14		8		0.17		122
2		0.20		10		0.21		175
3		0.30		19		0.40		262
4		0.41		26		0.55		359
5		0.50		32		0.68		437
6		0.60		38		0.80		525
7		0.71		46		0.98		621
8		0.81		48		1.02		709
9		0.91		50		1.06		796
10		1.02		55		1.17		892

Obliczenia dla piatego pomiaru:

Indukcję B w próbce obliczamy ze wzoru:

B = k_b * a_śr = 2.13 * 10^-4 T/dz * 3200 = 0.68T

Natężenie pola magnetycznego H w próbce:

H = Z_m * I_k / l_śr gdzie: Z_m = 260zw

l_śr = p * 0.5 * ( D_z + D_w ) = p * 0.5 * ( 0.1046m + 0.0845m ) = 0.297m

H = 260zw * 0.5A / 0.297m = 437A/m

Przy wyznaczaniu charakterystyki pomijam ostatni pomiar uznając go jako błąd przypadkowy.
Charakterystyka magnesowania dla badanej próbki.

Na podstawie wykresu obliczamy przenikalności:

- przenikalność normalną ( w pkt.A )

m' = B_A / ( m_o * H_A )

gdzie: B_A = 0.80T, H_A = 525 A/m, m_o = 4p*10^-7 H/m

m' = 0.80 / ( 4p*10^-7 * 525 ) = 1212

- przenikalność różniczkowa

m'_d = DB / ( m_o * DH )

gdzie:

DB = (0.91-0.17) = 0.74T

DH = (621-122)=499 A/m

m'_d = 0.74 / ( 4p*10^-7 * 499) = 1180

VI. Wnioski:

Analizując otrzymane wartości błędów przy różnych wartościach rezystancji w obwodzie galwanometru przetłumionego, zobrazowane na wykresie d_F=f (R_d) możemy stwierdzić, że nie przekraczają one dopuszczalnych wartości błędów związanych z klasą dokładności przyrządu tj.

1.5% przy R_c < 8W

2.5% przy R_c < 20W

4.0% przy R_c < 30W

. Otrzymane charakterystyki, jak też wartości przenikalności mogą nieznacznie odbiegać od rzeczywistych wyników, ale różnica ta nie powinna być znacząca. Otrzymane wartości tych przenikalności wynoszą: przenikalność normalna m' = 1212, przenikalność różniczkowa m'_r = 1180 i przenikalność początkowa m' = 1180.

---