1tom240

9. METROLOGIA

-482

9. METROLOGIA

-482

też zestawy magnesów wzorcowych, pokrywające zakres od małych wartości induk -2 T.    ^UKCJi do

Jako wzorzec strumienia magnetycznego 0 jest używany wzorzec indukcv> ■ wzajemnej M (transformator powietrzny). Gdy wywołamy w- nim określoną zmianę n'°a ‘ Al, wówczas spowoduje to zmianę skojarzonego strumienia magnetycznego A0 i ^U z wzorem    ~    ~

A <F = zA0 = MAI    ₍₉ j

w którym z — liczba zwojów.

Korzystamy z takich wzorców przy skalowaniu i sprawdzaniu przyrządów cał kujących: galwanometrów balistycznych i strumieniomierzy (patrz p. 9.9.2). Przy' badaniu materiałów magnetycznych stosuje się wzorce materiałowe. Wzorce w postaci próbek pierścieniowych (nieuzwojonych) są oferowane handlowo wraz z charakterystyką materiału. W Polsce nie są one produkowane. W razie potrzeby można taki wzorzec wykonać, pod warunkiem dysponowania odpowiednią aparaturą i przeprowadzenia badań wg metods zalecanej przez normę jako metoda odniesienia. Za taką jest uważana metoda balistyczna badania próbek pierścieniowych oraz metoda techniczna przy użyciu permcametrj Epsteina 25 cm.

9.9.2. Pomiary strumienia oraz indukcji magnetycznej

Strumienie magnetyczne zarówno stałe, jak i zmienne, mierzymy za pomocą cewek pomiarowych, w których indukuje się napięcie w czasie zmian strumienia (metoda indukcyjna). Jeżeli mierzymy strumień stały, zmianę w'ywołujemy wsuwając cewkę w' obszar mierzony lub usuwając ją z tego obszaru do miejsca, w którym strumień przenikający do obszaru mierzonego ma wartość zerową. Można również obrócić cewkę pomiarową o 180⁵. W przypadku, gdy strumień jest wytwarzany przez cewkę z prądem, można włączyć lub wyłączyć prąd, ewentualnie zmienić jego kierunek. Jeżeli obwód magnetyczny zawiera ferromagnetyk, to można dokonać jedynie zmiany kierunku prądu (przełącznikiem).

Przyrosty strumieni mierzy się galwanometrem balistycznym lub strumieniomierzem. Na rysunku 9.16 pokazano pełny układ do skalowania yalwanometru balistycznego użytego w obwodzie z sondą z_p i opornikami R_x i R₂. Cewka pomiarowa (sonda) z_p nie jest

R,

Rys. 9.16. Układ do skalowania galwanometru balistycznego GB — galwanomctr balistyczny; R„ - oporniki do zakresu galwanometru; M — wzorzec indukcyjności wzajeranęr R_rUR_r, —oporniki do nastawiania prądu; tVl, W2 -do wywoływania zmian prądu: z_P — cewka pomiarowa

\Vzorzf^c

dostarczana przez producenta i trzeba ją wykonać we własnym zakresie.

CM*'- gJ|jZ3

indukcyjności wzajemnej M oraz źródło prądu z opornikami nastawnymi R_ri > ^'Ł^rii: do skalowania galwanometru przed pomiarem. Nie są one odłączane na czas poi" wystarczy, by wyłącznik W1 był otwarty.    . loiańńf

Zmiana prądu Al (np. włączenie prądu I) wywołuje wychylenie wskazówki S^;l metru a_x. Znając M, Al, wyznaczamy stałą magnetyczną ze wzoru

MAI

(9.19)

. _oomiarach strumienia możemy się posługiwać stałą c_m pod warunkiem, żc nic zmieni Rezystancja obwodu galwanometru, istniejąca przy jej wyznaczaniu. Oporniki R. i R₂ >'• ■ An 7mianv stałej i po każdej zmianie ich wartości należy przeprowadzić skalowanie. So spotyka się układy bez opornika R₂.

^L Strumień wyznacza się wywołując jego zmianę i obserwując pierwsze największe wchylenie galwanometru a,. Zmiana strumienia jest określona zależnością

A# = —    (9.20) „_rzy czym z - - liczba zwojów cewki z_p.

^v Strumieniomierze magnetoelektryczne (nazwy inne: galw'anometry pełzne, weberomie-rzc fluksometry) są wygodniejsze w użyciu, ponieważ czas zmian strumienia nic musi być krótki (teoretycznie dowolnie długi). Podziałki strumieniomierzy są opisane w mili-weberach. Pamiętać jednak należy, że mierzą strumień skojarzony z sondą, który wylicza się ze wzoru

A<£ = -

c. Aa

z

(9.21)

przy czym: c_s — stała strumieniomierza; Aa - zmiana w'ychylenia strumieniomierza. Zmianę zakresu można uzyskać jedynie przez zmianę liczby zwojów¹ cewki pomiarowej, ponieważ wskazania strumieniomierza nie zależą od rezystancji obw'odu (pod warunkiem, że nie przekracza określonej wartości, np. 30 fi).

Do pomiaru strumienia oferuje się współcześnie strumieniomierze elektroniczne: analogowe i cyfrowe. Mają one elektroniczny układ całkujący, wzmacniacz o zmiennym współczynniku wzmocnienia (zmiana zakresu) oraz miliwoltomierz elektroniczny. Mierzą strumień skojarzony magnetycznie z sondą. Wynik pomiaru strumienia uzyskujemy dzieląc wskazanie przez liczbę zwojów sondy. Strumieniomierze nie wymagają skalowania przed pomiarem.

Strumień okresowo zmienny mierzy się kojarząc cewkę pomiarową ze strumieniem mierzonym lub nawijając ją na rdzeniu —jeżeli pomiar dotyczy strumienia w magnetowidzie. Napięcie (wartość średnią) mierzy się miliwoltomicrzem elektronicznym (konieczna jest duża rezystancja wejściowa), a strumień oblicza się ze wzoru (9.22). Zależnie od tego, «y wskazania miliwoltomierza są wartością średnią wyprostowaną £_av napięcia indukowanego w cewce czy skuteczną £, korzystamy z pierwszej lub drugiej postaci wzoru

£

4,44/r

(9.22)

Przy czym /— częstotliwość strumienia.

Rumienie stałe, których wartość lub kierunek nie mogą ulegać zmianie, są mierzone p_r?^°.Pośrednio, poprzez pomiar indukcji oraz powierzchni, przez którą strumień

^Indukcja magnetyczna jest jedyną wielkością magnetyczną mierzoną bezpośrednio. _Umv??^scięj używanym do tego celu przetwornikiem jest hallotron (rys. 9.17). Hallotrony Mawiają pomiary indukcji w zakresie 10“ ¹²^25 T. i °tron cienkowarstwowy jest warstwą półprzewodnika naparowaną na podłoże tj_ar^j ^rowadz^onymi wcześniej elektrodami. Jeżeli przepuszczamy prąd między elektro-Ptądowymi, na zaciskach wyjściowych powstaje napięcie Halla, określone w'zorcm

^U»“Vo I_xB_n    (9.23)

^gnet^m'^/0 i— czułość hallotronu; l_x — prąd sterujący; B„ — składowa wektora indukcji tycznej prostopadła do powierzchni hallotronu. hall_otr .^u wyznaczenia położenia wektora w przestrzeni używa się zespołu kilku °nów. p_rą(j sterujący może być stały i wtedy można mierzyć indukcję stałą lub