Convertisseurs d'induction pour mesurer les paramètres du champ magnétique. Compteurs à induction magnétique par eux Principales caractéristiques techniques
Compteur IMI-M s'applique dans les ascenseurs, les moulins à farine, les meuneries de céréales et d'aliments pour animaux.
Principe de fonctionnement Le compteur est basé sur l'effet Hall. Induction magnétique de la constante mesurée champ magnétique dans le capteur Hall, il est converti en un signal électrique, ce qui fait bouger l'aiguille du dispositif indicateur. L'angle de déviation de l'aiguille est directement proportionnel à l'ampleur de l'induction du champ magnétique. La conception du compteur IMI-M est un appareil de portée portable avec une sonde conception spéciale pour mesurer l'induction du champ magnétique. Un dispositif indicateur est installé dans le boîtier - un microampèremètre de marque M 1690A. Pour se protéger des influences extérieures et faciliter la mesure, le transducteur Hall est placé à l'intérieur d'une sonde en matériau non magnétique. La plaque du transducteur Hall est installée sur le plan de la plaque strictement en son centre et recouverte d'un verre. À l'intérieur du verre, les fils du capteur sont connectés aux fils du câble de mesure, qui transmet des signaux analogiques au circuit de mesure installé à l'intérieur du corps de l'appareil. La distance entre la plaque du transducteur Hall et le plan du pôle magnétique est égale à l'épaisseur du fond de la plaque - 0,6 mm. La plaque est pressée sur la poignée de la sonde à l'aide d'un écrou. Le câble de mesure est fixé à l'intérieur de la sonde à l'aide d'une vis de fixation. La chambre pour l'installation des piles A332 est située sous le couvercle inférieur du compteur. Avant de commencer les travaux, sans allumer le compteur, utilisez un correcteur mécanique pour pointer la flèche sur zéro. Après avoir allumé l'appareil, réglez le mode de fonctionnement (5 minutes) à l'aide du potentiomètre « Set. O" règle le zéro du compteur. Basculez l’interrupteur B4 sur la position « Control ». et potentiomètre de courant de fonctionnement « Set. courant" amener l'aiguille de l'instrument jusqu'au repère d'échelle maximum. Sélectionnez la limite de mesure. Pour ce faire, placez le commutateur VZ sur la position « 1000 mT ». Prenez la sonde et appuyez le plan de l'écrou contre le plan du pôle magnétique. Si l'aiguille de l'appareil est réglée dans une plage ne dépassant pas 200 mT, le compteur doit alors être basculé sur la limite « 200 mT ». Lorsque la valeur augmente jusqu'à 200 mT, l'appareil de mesure doit être allumé jusqu'à la limite « 500 mT ».
Spécifications techniques.
Plage de mesure de l'induction magnétique des champs magnétiques constants, mT - 0-500.
Limite de la valeur admissible de l'erreur principale du compteur (à une température de 20°C+2°C) dans les limites de mesure : « 200 mT », « 500 mT », %, pas plus de +2,5.
La limite de mesure « 1000 mT » est un indicateur.
La limite de la valeur admissible de l'erreur supplémentaire provoquée par l'écart de la température ambiante par rapport à la valeur normale, %, n'est pas supérieure à 0,5 pour 1 °C.
Temps de calme du système de compteurs en mouvement, s, pas plus de – 4.
Temps pour établir le mode de fonctionnement du compteur, min – 5.
Durée de fonctionnement continu du compteur, min, pas moins de 15.
Source d'alimentation - 3 piles A322.
Dimensions, mm - 140x160x100.
Poids, kg, pas plus de - 1,3.
Compteur à induction magnétique Ш1-9 (Ш19, Ш1 9)
Un appareil portable conçu pour mesurer l'induction de champs constants d'aimants, d'électro-aimants et de solénoïdes avec une grande précision dans des conditions de laboratoire et d'atelier.
Plage de mesure : de 25 à 2500 mT.
Les compteurs à induction magnétique Sh1-9 sont un appareil portable conçu pour mesurer l'induction de champs constants d'aimants, d'électro-aimants et de solénoïdes avec une grande précision dans des conditions de laboratoire et d'atelier.
Conditions de fonctionnement de l'appareil Compteur à induction magnétique Ш1-9 : température ambiante de 278 à 313 K (de 5 à 40°C) ; humidité relative de l'air jusqu'à 98 % à une température de 298 K (25° C) ; pression atmosphérique de 60 à 106 kPa (de 450 à 800 mm Hg) ; tension d'alimentation (220±22) V, fréquence (50±0,5) Hz.
La plage de mesure de l'induction magnétique des champs magnétiques constants va de 25 à 2500 mT dans les espaces interpolaires des aimants permanents et des électro-aimants. La gamme complète des inductions mesurées est couverte par cinq transducteurs remplaçables. Les limites de mesure de l'induction magnétique pour chaque convertisseur, prenant en compte le chevauchement et la marge aux bords de la plage, sont indiquées dans le tableau. 1.
Tableau 1
La plage de mesure de l'induction magnétique des champs solénoïdes va de 57 à 700 mT. Toute la gamme des inductions mesurées est couverte par deux convertisseurs remplaçables. Les limites de mesure pour chaque transducteur, prenant en compte le chevauchement et la marge aux bords de la plage, sont données dans le tableau. 2.
Tableau 2
L'appareil Sh1-9 dispose d'un indicateur numérique intégré de la valeur du champ magnétique mesuré en unités d'induction magnétique, ainsi que d'une sortie pour connecter un fréquencemètre externe. Dans ce cas, la différence entre les résultats de mesure de fréquence par l'indicateur numérique intégré et le fréquencemètre ne dépasse pas ±(0,003+0,1/Vism)% où Vism correspond aux lectures de l'indicateur numérique.
L'appareil Sh1-9 dispose d'un indicateur d'oscilloscope intégré pour observer le signal RMN, ainsi que d'une sortie pour connecter un oscilloscope externe. Dans ce cas, la différence entre les lectures lors du travail avec un oscilloscope et un indicateur de signal RMN interne ne dépasse pas ±0,003 % de la valeur d'induction magnétique mesurée.
L'appareil Sh1-9 permet de mesurer l'induction magnétique dans des champs présentant une inhomogénéité allant jusqu'à 0,05 % pour 1 cm. Dans ce cas, le rapport signal sur bruit n'est pas inférieur à 1,5. L'erreur lors de la mesure de l'induction magnétique ne dépasse pas :
1) ±(0,01 + 0,1/Vism) % avec un champ magnétique non uniforme ne dépassant pas 0,02 % par 1 cm, où Vism est l'induction magnétique mesurée, mT ;
2) ±0,1 % avec une inhomogénéité du champ magnétique dans la plage de (0,02 à 0,05) % par 1 cm.
Le dispositif Sh1-9 permet de contrôler le niveau de tension haute fréquence, le contrôle de l'UPT, le courant de modulation et la tension de sortie du détecteur de phase, ainsi que le contrôle de l'étalonnage de l'indicateur numérique et de l'installation du faisceau indicateur de l'oscilloscope. L'induction maximale du champ de modulation créé par les convertisseurs n'est pas inférieure à 1 mT. Le dispositif Sh1-9 assure le maintien automatique des conditions RMN lorsque l'induction magnétique change de ±0,05 % pour des valeurs d'induction magnétique de 100 à 700 mT avec une inhomogénéité de champ ne dépassant pas 0,02 % pour 1 cm et un signal à- rapport de bruit d'au moins 5. Dans ce cas, l'erreur de mesure de l'induction magnétique ne dépasse pas ± 0,02 %.
L'appareil Sh1-9 permet la recherche automatique d'un signal RMN lors de la mesure de l'induction magnétique de champs magnétiques constants de 50 à 500 mT dans les espaces interpolaires des aimants permanents et des électro-aimants avec une inhomogénéité de champ ne dépassant pas 0,02 % pour 1 cm et un rapport signal sur bruit d'au moins 5.
L'appareil Sh1-9 permet une recherche semi-automatique d'un signal RMN lors de la mesure de l'induction magnétique de champs magnétiques constants de 50 à 500 mT dans les espaces interpolaires des aimants permanents et des électro-aimants. Le dispositif Sh1-9 fournit aux prises PD « ┴ » une tension de commande pour le système de stabilisation du champ électromagnétique d'au moins plus 1 V et d'au plus moins 1 V avec une charge de 1 kOhm et un rapport signal/bruit d'au au moins 5.
La valeur de la fréquence de tension de sortie sur la prise "5 MHz" est égale à (5±25·10-6) MHz. L'appareil Sh1-9 fournit spécifications techniques après écoulement du temps d'établissement du mode de fonctionnement, égal à 15 minutes. L'appareil Sh1-9 permet un fonctionnement continu dans des conditions de fonctionnement pendant 8 heures tout en conservant ses caractéristiques techniques. La durée de fonctionnement continu n'inclut pas le temps nécessaire à l'établissement du mode de fonctionnement.
L'appareil Sh1-9 est alimenté par un réseau de courant alternatif avec une tension de (220 ± 22) V et une fréquence de (50 ± 0,5) Hz. La puissance consommée sur le réseau à la tension nominale ne dépasse pas 120 VA. Dimensions hors tout, mm, pas plus de : générateur - 330x223x338 ; indicateur - 330x183x338; coffre de rangement pour générateur - 580x301x446 ; boîte de rangement pour indicateur - 580x301x446 ; caisse de transport pour générateur -752x532x560 ; boîte de transport pour indicateur - 752x532x560. Poids, kg, pas plus : générateur - 13 ; indicateur - 10; kit générateur et pièces de rechange dans une caisse de transport - 70 ; indicateur dans la boîte de transport - 60.
Le produit est inscrit au registre d'État sous le numéro 23633-02.
Objectif et portée
Le compteur d'induction magnétique IMI-M est conçu pour mesurer la composante normale de l'induction magnétique à la surface des pôles des aimants permanents, des séparateurs magnétiques simples ou assemblés pour l'industrie de la boulangerie.
Conditions d'utilisation :
Les compteurs sont conçus pour fonctionner à des températures ambiantes de +5 °C à + 40 °C et une humidité relative de l'air (65 ± 15) %.
Description
De par sa conception, le compteur à induction magnétique est un appareil portable multi-gamme doté d'un mécanisme magnétoélectrique.
Le principe de fonctionnement du compteur à induction magnétique est basé sur l'effet Hall. Pour se protéger des influences extérieures et faciliter la mesure, le transducteur Hall est placé à l'intérieur d'une sonde en matériau non magnétique.
La distance entre la plaque du transducteur Hall et l'extrémité extérieure de la sonde est déterminée par la conception et est égale à 0,6 mm.
Le circuit électrique du compteur à induction magnétique ainsi que l'alimentation électrique sont montés à l'intérieur d'un boîtier métallique. Un dispositif indicateur est installé sur le couvercle supérieur du boîtier - microampèremètre M 1690 A.
Le corps du compteur à induction magnétique est doté de commandes de réglage et de réglage. La chambre pour l'installation des piles est située sous le couvercle inférieur du compteur.
Principales caractéristiques techniques
Le compteur à induction magnétique fournit :
Plage de mesure de l'induction magnétique des champs magnétiques constants 0-1000 mT ;
La limite de la valeur admissible de l'erreur principale du compteur à une température de +20°С ± 2°С ne dépasse pas 2,5 % aux limites de « 200 mT » et « 500 mT » et pas plus de 4 % à la limite de « 1000 mT »,
La limite admissible pour l'erreur supplémentaire du compteur causée par l'écart de la température ambiante par rapport à la valeur normale n'est pas supérieure à 4 % par 10°C.
Temps de stabilisation de la partie mobile du compteur Erreur de mise à zéro du compteur Temps de mise au mode de fonctionnement du compteur Durée de fonctionnement continu du compteur Dimensions d'encombrement : Poids du compteur
Marque d'homologation de type
pas plus de 4 s. ± 0,5 div. 5 minutes. au moins 15 minutes. 140x160x100mm.
pas plus de 1,3 kg.
La marque d'homologation de type est apposée sur première page passeports et mode d'emploi du compteur à induction magnétique IMI-M au-dessus du nom du fabricant sous forme typographique et sur la face avant de l'appareil à côté de la désignation du type en sérigraphie ou gravure. Formes et dimensions du panneau selon PR 50.2.009-94.
exhaustivité
Emballage inclus:
Compteur avec sonde
Fiche technique et manuel d'instructions
1 pièce ; 1 pièce
Vérification
La vérification du compteur à induction magnétique IMI-M est effectuée conformément à la recommandation du MI 2185 « GSI. Teslamètres de champs magnétiques constants dans la plage de 0,01 à 2 Tesla. Méthodologie de vérification."
L'intervalle entre vérifications est de 12 mois.
Mesures induction magnétique Et force du champ magnétique dans les champs constants et variables sont effectués à l'aide de teslamètres avec transformateurs Hall. Lorsqu'un tel convertisseur est placé dans un champ magnétique, une force électromotrice est générée sur ses faces latérales.
Les teslamètres de ce type produits industriellement sont conçus pour mesurer l'induction magnétique dans la plage de 0,002 à 2 T, avec une plage de fréquence allant jusqu'à 1 GHz. Leurs avantages incluent la simplicité de conception, la facilité d’utilisation et des caractéristiques métrologiques élevées. Inconvénients : les relevés de l'appareil dépendent de la température.
DANS teslamètres à résonance nucléaire En tant que convertisseur, on utilise un type de convertisseur de mesure magnétique quantique, dont l'action est basée sur l'interaction d'atomes, de noyaux atomiques avec un champ magnétique. La plage de mesure de ces appareils atteint 10T avec une classe de précision de mesure comprise entre 0,001...0,1.
Teslamètres à ferromodulation conçu pour les petits champs magnétiques basse fréquence constants et variables. Le principe de leur fonctionnement repose sur le phénomène de supraconductivité et permet de mesurer le champ magnétique créé par les biocourants du cœur et du cerveau humain. L'intensité du champ magnétique dans de tels dispositifs est mesurée par une méthode électrodynamique basée sur l'interaction du courant circulant à travers le cadre avec le champ magnétique mesuré. La valeur de l'intensité du champ est jugée par l'angle de déviation du cadre placé dans le champ magnétique mesuré, avec une valeur constante du courant dans celui-ci.
Les matériaux magnétiques sont divisés en trois groupes : magnétique doux ; magnétique dur; matériaux aux propriétés particulières. Les caractéristiques statiques et dynamiques des matériaux magnétiques et les méthodes pour leur détermination sont réglementées par les GOST et les normes pertinentes.
L'équipement permettant de déterminer les caractéristiques et les paramètres des matériaux magnétiques comprend des enroulements de magnétisation et de mesure, des instruments de mesure, l'enregistrement, le traitement des informations reçues et divers dispositifs auxiliaires. Dans les installations industrielles, pour déterminer les caractéristiques statiques des matériaux magnétiques, l'induction est déterminée à l'aide de la méthode des impulsions d'induction et l'intensité du champ est déterminée indirectement par l'intensité du courant dans la bobine magnétisante et ses paramètres ou à l'aide d'instruments de mesure magnétiques. Dans les installations de détermination des caractéristiques dynamiques de matériaux magnétiques, un transducteur de mesure magnétique à induction et diverses manières mesurer son signal de sortie.
Tests de matériaux magnétiques ont tendance à être réalisées avec une magnétisation uniforme du matériau, lorsque l'induction dans différentes sections de l'échantillon est la même. Pour tester un matériau magnétique dans un circuit magnétique fermé, des échantillons en forme d'anneau sont utilisés, ce qui garantit la plus grande précision de mesure. Mais la production de tels échantillons est une affaire complexe, il est donc beaucoup plus facile de tester des échantillons de matériaux sous forme de bandes et de tiges à l'aide de dispositifs spéciaux - les perméamètres.
Basique caractéristiques statiques des matériaux sont déterminés dans des champs magnétiques constants et permettent de distinguer un matériau d'un autre. Il s'agit notamment : de la courbe de magnétisation principale et de la boucle du cycle d'hystérésis, dont l'aire est proportionnelle à l'énergie dépensée pour l'inversion de la magnétisation, et les points d'intersection avec les axes de coordonnées permettent de déterminer les principales caractéristiques magnétiques des matériaux. La méthode la plus courante pour déterminer les caractéristiques statiques est la méthode d'induction d'impulsions utilisant un galvanomètre balistique et un webermètre.
Caractéristiques dynamiques dépendent non seulement de la qualité du matériau lui-même, mais également de la forme et de la taille de l'échantillon, de la forme de la courbe et de la fréquence du champ magnétisant. La boucle d'hystérésis dynamique et sa surface déterminent l'énergie totale dissipée lors du cycle d'inversion de magnétisation, c'est-à-dire pertes dues aux phénomènes d'hystérésis, courants de Foucault, viscosité magnétique, etc. Une famille de boucles dynamiques caractérise un matériau magnétique pour une taille d'échantillon, une forme et une fréquence données du champ magnétique. L'emplacement géométrique du sommet des boucles dynamiques est la courbe d'aimantation dynamique. Les paramètres importants des matériaux magnétiques dans les champs magnétiques alternatifs sont différents types perméabilité magnétique.
Pour mesurer l'induction magnétique d'un champ magnétique alternatif, des convertisseurs à enroulements fixes (fixes) sont utilisés. La fonction de transformation du convertisseur correspond à l'équation (4). Le coefficient de conversion reliant la valeur efficace de la force électromotrice induite à la valeur d'amplitude de l'induction d'un champ magnétique variant périodiquement et symétriquement est déterminé par l'expression
(9)
Où 
- coefficient de forme de courbe ;
- fréquence du champ magnétique alternatif.
Si la forme de la courbe est déformée, la valeur moyenne de la force électromotrice induite est généralement mesurée 
.
Pour mesurer l'induction d'un champ magnétique constant, on peut utiliser à la fois des convertisseurs avec un enroulement conditionnellement stationnaire et des convertisseurs avec un mouvement forcé de l'enroulement. Dans les convertisseurs à enroulement stationnaire, une modification du flux magnétique qui engrène avec les tours de l'enroulement peut se produire à la suite d'une modification du champ mesuré, par exemple lors de la mesure du champ magnétique provoqué par la mise sous tension d'une unité, ou à la suite d'un changement ponctuel de la position du convertisseur lui-même - en retirant le convertisseur du champ magnétique ou en tournant le champ de 90 ou 180°.
Le signal de sortie d'un tel convertisseur est une impulsion de courant ou une impulsion EMF, qui se produit lorsque le flux magnétique total change. Changer le flux 
liés aux champs électromagnétiques et actuels comme
;
(10)
Où 
-
résistance totale du circuit de mesure prenant en compte la résistance du convertisseur ;
Q - quantité d'électricité.
Un galvanomètre balistique (lors de l'intégration du courant) ou des webermètres magnétoélectriques, photogalvanométriques et électroniques avec des amplificateurs opérationnels utilisés pour intégrer les champs électromagnétiques sont utilisés comme intégrateurs.
Les convertisseurs à induction pour mesurer les paramètres des champs magnétiques dans l'espace aérien sont généralement réalisés sous la forme de bobines de mesure de différentes formes, dont le début et la fin des enroulements sont situés au même endroit, de sorte qu'aucun circuit supplémentaire ne soit créé en raison de l'alimentation. fils.
V) 
un) 
b)
dans ce cas, l'intensité du champ mesurée dans l'air
Pour mesurer l'induction magnétique et l'intensité des champs magnétiques inhomogènes, il est conseillé d'utiliser des transducteurs à induction sphérique (Fig. 1, b). Magnétique
le flux couplé à une telle bobine est égal à
,
(11)
où B 0 est l'induction au centre du convertisseur ;
r - rayon de la sphère ;
w - nombre de tours par unité de longueur d'axe zz", qui doit coïncider avec le vecteur DANS 0 .
Pour mesurer le MMF, on utilise des convertisseurs inductifs appelés potentielomètres magnétiques, généralement réalisés sous la forme d'un enroulement uniforme sur un cadre isolant flexible. Le bobinage est réalisé avec un nombre pair de couches de sorte que les fils se trouvent au milieu du bobinage (Fig. 1, c). Le potentielomètre magnétique est placé dans un champ magnétique de manière à ce que ses extrémités se trouvent aux points A et B, entre lesquels le MMF est mesuré. Le flux magnétique engrenant avec les spires du potentielomètre est égal à
(12)
Le seuil de sensibilité des instruments de mesure avec transducteurs à induction fixes est déterminé principalement par les interférences mécaniques (vibrations, influences sismiques et acoustiques), qui conduisent à des oscillations du transducteur et à l'induction de champs électromagnétiques supplémentaires, ainsi qu'à la dérive du transducteur de sortie intégrateur. .
Les webermètres magnétoélectriques les plus sensibles ont une valeur de division de 5*10 
Wb et webermètres photogalvanométriques - 4*10 
Vb.
Les transducteurs à induction avec éléments de détection rotatifs ou vibrants ont des fonctions de conversion qui correspondent aux équations (5 – 7).
Allumé (Fig. 2, UN)
diagramme montré 
-convertisseur (appelé générateur de mesure), composé d'un cadre 1 avec le nombre de tours 
et tourne à l'aide d'un moteur 2c
fréquence angulaire
;
(13)
Où 
- angle entre l'axe magnétique du transducteur etcomposante transversale
vecteur d'induction magnétique 
,
Où 
- angle entre l'axe de rotation du transducteur et le vecteur 
.
Fig.2.
À " = 1 de l'équation (5) nous obtenons
;
(14)
Considérant que
nous avons
Facteur de conversion du convertisseur
(16)
Où E T - valeur d'amplitude de la FEM générée.
Les convertisseurs à bobine rotative sont très sensibles (jusqu'à 300 V/T). Le seuil de sensibilité est limité par le niveau sonore du collecteur et les interférences du moteur électrique et du circuit de puissance.
Pour réduire le seuil de sensibilité, des collecteurs de courant sans balais sont utilisés et le générateur tourne via une boîte de vitesses de sorte que la fréquence du signal de sortie diffère de la fréquence du secteur et ne soit pas un multiple du régime moteur.
un convertisseur d'harmoniques pairs est affiché.
Un anneau de court-circuit 1 est utilisé comme élément rotatif, qui est entraîné en rotation par un moteur 2 DANS 0
,
dans un enroulement stationnaire 3. Champ magnétique créé par un courant induit dans un anneau en court-circuit lorsqu'il tourne dans un champ extérieur avec induction 
.
change avec la même fréquence à la fois en ampleur et en direction.
En conséquence, la projection du vecteur d'induction magnétique de champ sur l'axe de l'enroulement stationnaire, coïncidant avec le vecteur de l'induction magnétique mesurée B, changera proportionnellement
;
(18)
Le flux total pénétrant dans la bobine fixe (on néglige la résistance active de l'anneau) est égal à
et EMF induits dans un enroulement stationnaire,
La séparation des fréquences de la tension d'alimentation et du signal utile permet de filtrer 
interférences et créer des convertisseurs d'induction avec un seuil sur le principe considéré
sensibilité
Tél.
Allumé (Fig. 2, c)
montre un transducteur S avec des oscillations radiales excitées par un vibrateur électrostrictif. Le vibrateur est un cylindre à paroi mince 1
en céramique ferroélectrique PbZrO 3 avec interne métallisé 2 et externe 3 surfaces où une tension de commande alternative est fournie .
U ,
f L'électrode interne présente une section longitudinale 4 et l'extérieur est une spire court-circuitée sur laquelle se trouve l'enroulement secondaire multispire 5. En raison des oscillations électrostrictives radiales, la section transversale de la spire court-circuitée change périodiquement, et en présence d'un. champ magnétique constant dont le vecteur induction magnétique est dirigé le long de l'axe du cylindre, a 
CA