Деревянный : другие произведения.

Калибровка измерителей напряжённости

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Ссылки:
 Ваша оценка:
  Калибровка измерителей напряжённости магнитного поля.
  
  Закон Био-Савара-Лапласа: магнитное поле любого тока может быть вычислено как векторная сумма (суперпозиция) полей, создаваемых отдельными элементарными участками тока.
   []
  
  
  Для простых форм контуров с током общий вид приведён к понятным и простым формулам:
  

1. Круговой виток
  
  В центре кругового витка с током напряжённость магнитного поля :
  H=I/(2R),
где I -ток в амперах, R - радиус витка в метрах.
  Легко увидеть, что при токе в 1 ампер и радиусе витка 0.5 метра напряжённость будет равна 1ампер/метр.
  Диаметр витка может быть, разумеется, любым удобным для практического применения, изменением силы тока достигается необходимая величина напряжённости.
   []
  
  
  2. Многовитковый контур
  
  В центре многовиткового контура с током напряжённость магнитного поля :
  H=N*I/(2R),
где I -ток в амперах, R - радиус витка в метрах, N-число витков.
  Стандарты рекомендуют диаметр контура 30см, но это не догма, какой удобно, такой и делайте.
   []
  
  3. Квадратный контур
  
  В центре квадратного контура с током напряжённость магнитного поля :
  H=N*2*sqrt(2)*I/(pi*A),
где I -ток в амперах, A - сторона контура в метрах, N-число витков.
   []
  
  
  4. Прямоугольный контур
  
  В центре прямоугольного контура с током напряжённость магнитного поля :
  H=N*2*sqrt(square(А)+square(В))/(pi*A*В),
где I -ток в амперах, A и В - стороны контура в метрах, N-число витков.
   []
  
  
  5. Соленоид
  
  Внутри соленоида однородное магнитное поле напряженностью
H=N*I/L,
где I -ток в амперах, L- длина соленоида в метрах, N-число витков.
   []
  
  
  
  
  
  6. Катушки Геймгольца
  
  
  Система из 3 квадратных катушек создаёт однородное магнитное поле сферической формы диаметром В/2 в геометрическом центре катушки 2.
  H=1,35*N*I/B,
где I -ток в амперах, B- ширина катушек в метрах, N-число витков в катушке 1.
  Число витков в катушках соотносятся как N1/100=N2/36=N3/100. Ток во всех катушках должен быть одинаковым и иметь одно направление.
   []
  
  
  
  
  
  Измерительная катушка для измерения напряжённости магнитного поля.

   []
  
  
  4500 витков эмалированного провода диаметром 0.13мм, сопротивление примерно 500Ом.
  При напряжённости магнитного поля 1А/М и частоте тока 50Гц выходное напряжение на выводах катушки 1мВ.

  Погрешность измерений.
  Требования к точности определяет задача. Данная статья предназначена для людей, имеющих дело с индукционными системами для помощи слабослышащим, то есть в конечном итоге со звуком. Чувствительность к звуковому давлению у людей имеет логарифмический характер, звуковое давление измеряется в децибелах. Субъективное изменение уровня громкости звука в два раза соответствует изменению уровня звукового давления на 10дБ, тренированный слух улавливает изменение уровня в 1дБ. Что такое 1дБ в относительных величинах? - это 10%. Резонен вопрос, причём здесь уровень звука, если речь идёт о магнитном поле - так ведь переменное магнитное поле принимается индукционной катушкой в слуховом аппарате и преобразуется в звук.
  Рассмотрим квадратную рамку с током. Напряжённость в центре рамки :
H=N*2*sqrt(2)*I/(pi*A)
Мы можем контролировать число витков - это число целое и погрешностей не содержит. Ток обычный мультиметр может измерить с точностью от 0.1 до 3%, сторону квадратной рамки можно измерить с помощью рулетки с точностью до пары миллиметров, при 30см ширины рамки это меньше 1 процента. При перемножении относительные погрешности складываются, то есть мы имеет погрешность создания уровня магнитного поля в центре рамки около 4% в худшем случае, что меньше порога слышимости. Точность ограничена только точностью наших контрольных инструментов для измерения тока и расстояний. Для катушек Гельмгольца неравномерность создаваемого магнитного поля порядка 2%.

  Следующий источник погрешности, это частота электрического тока, проходящего по контуру. Наша измерительная катушка рассчитана на ток частотой 50Гц. Погрешность частоты сети в ЕЭС России меньше 0.1% и её можно не учитывать.
Закон электромагнитной индукции: для любого контура индуцированная электродвижущая сила равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через это контур. Отсюда следует, что ЭДС на выводах катушки прямо пропорциональна частоте тока. В диапазоне частот индукционных систем можно ожидать линейного изменения ЭДС, на более высоких частотах индуктивность катушки и межвитковые ёмкости будут являться причиной появления нелинейности.

  Очень важно расположить катушку по центру контура, причём строго перпендикулярно плоскости контура. По центру - потому что распределение магнитного поля в плоскости контура очень неравномерно (приблизительно описывается функцией вида 1/х), перпендикулярно - потому что напряжённость магнитного поля контура векторная величина, пропорциональная sin угла наклона.
 Ваша оценка:
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"