Mittel und Methoden zur Messung magnetischer Größen
Manchmal ist es zur Lösung technischer Probleme oder zu Forschungszwecken notwendig, magnetische Größen zu messen. Selbstverständlich lässt sich der Wert der benötigten magnetischen Größe auch indirekt ermitteln, indem man auf Formeln zurückgreift, die auf bekannten Ausgangsdaten basieren. Um jedoch einen möglichst genauen Wert des magnetischen Flusses F, der magnetischen Induktion B oder der magnetischen Feldstärke H zu erhalten, ist die direkte Messmethode besser geeignet. Betrachten wir die Methoden der direkten Messung magnetischer Größen.
Grundsätzlich kann die Methode zur Messung des magnetischen Wertes darauf basieren Magnetfeld zum Strom oder zum Kabel. Die durch das Magnetfeld verursachte Kraft wird mit dem elektrischen Prozess verbunden und dann mit Hilfe eines elektrischen Messgeräts der Wert der Messgröße in einer für die menschliche Wahrnehmung geeigneten Form ermittelt.
Es gibt zwei Hauptmethoden zur Messung magnetischer Größen: Induktion und galvanomagnetische.
Die erste basiert auf der Induktion von EMF, wenn sich der Magnetfluss ändert, die zweite auf der Wirkung des Magnetfelds auf den Strom. Schauen wir uns diese beiden Methoden getrennt an.
Methode der elektromagnetischen Induktion
Es ist bekannt, dass, wenn die Windungen der Spule L vom Magnetfluss F gekreuzt werden (wenn sich der den Stromkreis durchdringende Magnetfluss ändert), im Spulenleiter eine EMF (E) induziert wird, die proportional zur Änderungsrate des Magneten ist Fluss dF / dt, also proportional zu seinem Wert F. Dieses Phänomen wird durch die Formel beschrieben:
In einem gleichmäßigen Magnetfeld ist der magnetische Fluss F direkt proportional zur magnetischen Induktion B, und der Proportionalitätskoeffizient ist die Fläche der Schleife S, die von den magnetischen Induktionslinien durchbohrt wird.
Weiter - magnetische Induktion B wird durch die magnetische Konstante μ0, wenn das Phänomen im Vakuum auftritt, oder unter Berücksichtigung der magnetischen Permeabilität des Mediums – auch durch die relative magnetische Permeabilität μ dieses Mediums – direkt proportional zur Stärke des Magnetfelds H sein .
Mit der Induktionsmethode können Sie also folgende Werte ermitteln: magnetischer Fluss Ф, magnetische Induktion B und magnetische Feldstärke H. Geräte zur Messung des magnetischen Flusses werden Webmeter oder Fluxmeter (von Fluss – Fluss) genannt.
Ein Webermeter besteht aus einer Induktionsspule mit bekannten Parametern und einem DUT-Integrator. Das integrierende Gerät ist ein magnetoelektrisches Galvanometer.
Wird die Spule eines Bahnmessgeräts in einen Raum gebracht oder aus diesem herausgenommen, in dem ein Magnetfeld vorhanden ist, dann ist die Auslenkung des Messwerks des Bahnmessgeräts (Punktauslenkung oder Änderung der Zahlen auf dem Display) proportional zur Induktion B dieses Magnetfeldes.Die mathematische Abhängigkeit lässt sich leicht durch die Formel beschreiben:
Galvanomagnetische Methode (Hall-Methode)
Es ist bekannt, dass die Ampere-Kraft auf einen stromdurchflossenen Draht wirkt, der sich in einem externen Magnetfeld befindet. Wenn wir den Vorgang genauer betrachten, dann wirkt die Lorentz-Kraft auf geladene Teilchen, die sich im Draht bewegen.
Wenn also eine leitende Platte in ein Magnetfeld gebracht wird und ein elektrischer Gleich- oder Wechselstrom durch die Platte fließt, entsteht an den Enden der Platte eine Gleich- oder Wechselpotenzialdifferenz. Diese Potentialdifferenz Ex wird Hall-EMF genannt.
Basierend auf den bekannten Parametern der Platte und der Kenntnis der Hall-EMK ist es möglich, den Wert der magnetischen Induktion B zu bestimmen. Ein Gerät zur Messung der magnetischen Induktion wird Teslameter genannt.
Wenn Hallsensor (Hallsensor) Wenn Sie Strom von einer Quelle beziehen und dann eine kompensierende Potenzialdifferenz von einer zweiten Quelle anlegen, ist es möglich, die Hall-EMK durch die Kompensatormethode unter Verwendung eines Komparators zu bestimmen.
Die Vorrichtung ist ganz einfach: Die vom einstellbaren Widerstand abgenommene Kompensationsspannung wird gegenphasig zur Hall-EMK angelegt und so der Wert der Hall-EMK bestimmt. Wenn die Kompensationsschaltung und der Hall-Sensor aus derselben Quelle gespeist werden, wird der Fehler eliminiert, der durch die Instabilität der Spannung und Frequenz des Generators entstehen kann.
Hall-Sensoren werden häufig als Rotorpositionssensoren in Elektromotoren und anderen Maschinen verwendet, bei denen ein Signal von einem sich bewegenden Permanentmagneten oder von einem magnetisierten Transformatorkern erhalten werden kann.Insbesondere der Hall-Sensor fungiert in manchen Anwendungen als eine Art Alternative zum Messstromwandler.