Измерение магнитной индукции и напряженности магнитного поля

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.