Феррозондовые преобразователи
Это компонентные преобразователи активного типа, предназначенные для измерения либо напряженности магнит-ного поля, либо ее изменения в пространстве. Действие феррозондового преобразователя (феррозонда) основано на нелинейности кривых намагничивания сердечников из магнитных материалов.
Феррозонд конструктивно состоит из двух идентичных полузондов, каждый из которых содержит цилиндрический сердечник из магнитомягкого материала с размещенными на нем двумя катушками. Одна катушка – возбуждающая – подключается к источнику переменного тока, другая – измерительная. В зависимости от способа соединения обмоток друг с другом различают феррозонды-полемеры и феррозонды-градиентометры. Первые измеряют абсолютное значение напряженности поля, вторые – приращение (градиент) напряженности поля от одной точки к другой.
|
|
Схема подключения обмоток в феррозонде-полемере показана на рис. 24. здесь обмотки возбуж-дения соединены встречно, изме-рительные – согласно. Синусои-дальный ток возбуждения Iв = = Imsinwt, вектор его напряженности параллелен оси сердечника. временные зависимости напря-женности и индукции в каждом сердечнике показаны на рис. 25. Видно, что характер изменения индукции в каждом сердечнике одинаков и значения индукция отличаются только знаком; следовательно, выходной сигнал, равный сумме ЭДС в измерительных катушках, равен нулю.
При воздействии постоянного магнитного поля Н0 напряженность в первом сердечнике Н1(t) = Нвsinwt + Н0, а во втором – Н2(t) = Hвsinwt – Н0. В этом случае вследствие нелинейности кривой намагничивания значения индукции в стрежнях становятся различными, что видно из рис. 26. Там же показан и выходной сигнал несинусоидальной формы, главная особенность которого состоит в том, что его период Ти вдвое меньше периода Тв возбуждающего тока. Это означает, что постоянное внешнее подмагничивающее поле Н0 обусловливает появление второй гармоники в выходном сигнале феррозонда-полемера. Эта вторая гармоника и является информативной, по ней судят о напряженности постоянного магнитного поля. характеристика этого преобразователя показана на рис. 27. При Н0 = 0 выходной сигнал феррозонда равен нулю. Рабочим является близкий линейному начальный участок, где действующее значение второй гармоники U2 пропорционально напряженности Н0. при значительном увеличении Н0 (больше Н0max) происходит насыщение материала сердечника.
Для оценки неоднородности постоянного во времени магнитного поля используется феррозонд-градиентометр, который по устройству аналогичен феррозонду-полемеру и отличается от него соединением обмоток (рис. 28). Обмотки возбуждения соединены последовательно-согласно. Тогда при 
напряженность, а следова-тельно, и индукция в каждом сердечнике оди-наковы в любой момент времени. Измерительные катушки 
и 
включены последователь-но-встречно, поэтому вы-ходное напряжение ка-тушки этого феррозонда, равное разности ЭДС е1 и е2 в измерительных ка-тушках, равно нулю. Если же напряженность поля изменяется в направ-лении, ортогональном направлению вектора Н0 (см. рис. 28), то напря-женность магнитного поля 
не равна 
. Это приводит к тому, что индукция в каждом сердечнике не будет одинаковой и появится выходной сигнал Uвых = е1(t) – е2(t) (рис. 29). Выходное напряжение, как и в предыдущем случае, несинусоидально, но главной его особенностью также является наличие второй гармоники. Амплитуда выходного сигнала пропорциональна степени неоднородности внешнего поля, т. е. величине 
.
Во всех случаях применения феррозондов необходимо выделять вторую гармонику выходного сигнала, так как именно она несет информацию о напряженности измеряемого поля. При этом первая гармоника должна подавляться.
Дата добавления: 2014-12-26; просмотров: 1829;