วิธีการและวิธีการวัดปริมาณแม่เหล็ก

บางครั้ง เพื่อแก้ปัญหาทางเทคนิคหรือเพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัย จำเป็นต้องวัดปริมาณแม่เหล็ก แน่นอน ค่าของปริมาณแม่เหล็กที่ต้องการสามารถกำหนดได้โดยทางอ้อมโดยใช้สูตรตามข้อมูลเริ่มต้นที่ทราบ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ได้ค่าฟลักซ์แม่เหล็ก F การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B หรือความแรงของสนามแม่เหล็ก H ที่แม่นยำที่สุด วิธีการวัดโดยตรงจึงเหมาะสมกว่า ให้เราพิจารณาวิธีการวัดปริมาณแม่เหล็กโดยตรง

โดยหลักการแล้ว วิธีการวัดค่าแม่เหล็กสามารถยึดตาม สนามแม่เหล็ก กับกระแสหรือสายไฟ แรงที่เกิดจากสนามแม่เหล็กเชื่อมต่อกับกระบวนการทางไฟฟ้า จากนั้นด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์วัดทางไฟฟ้า จะได้ค่าของปริมาณที่วัดได้ในรูปแบบที่สะดวกสำหรับการรับรู้ของมนุษย์

มีสองวิธีหลักในการวัดปริมาณแม่เหล็ก: การเหนี่ยวนำและกระแสไฟฟ้า

สิ่งแรกขึ้นอยู่กับการเหนี่ยวนำของ EMF เมื่อฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลง ประการที่สอง - เกี่ยวกับการกระทำของสนามแม่เหล็กในปัจจุบัน ลองดูทั้งสองวิธีนี้แยกกัน

วิธีการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

เป็นที่ทราบกันว่าเมื่อรอบของขดลวด L ถูกข้ามโดยฟลักซ์แม่เหล็ก F (เมื่อฟลักซ์แม่เหล็กทะลุผ่านวงจรเปลี่ยนแปลง) จะเกิด EMF (E) ในตัวนำขดลวด ตามสัดส่วนกับอัตราการเปลี่ยนแปลงของแม่เหล็ก ฟลักซ์ dF / dt นั่นคือสัดส่วนกับค่า F ปรากฏการณ์นี้อธิบายโดยสูตร:

ในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ ฟลักซ์แม่เหล็ก F จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B และค่าสัมประสิทธิ์ของสัดส่วนจะเป็นพื้นที่ของลูป S ที่ถูกเจาะโดยเส้นการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก

ต่อไป — การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B จะกลายเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแรงของสนามแม่เหล็ก H ผ่านค่าคงที่แม่เหล็ก μ0 หากปรากฏการณ์เกิดขึ้นในสุญญากาศ หรือคำนึงถึงการซึมผ่านของแม่เหล็กในตัวกลางด้วย โดยผ่านการซึมผ่านของแม่เหล็กสัมพัทธ์ μ ของสื่อนี้ .

ดังนั้น วิธีการเหนี่ยวนำช่วยให้คุณค้นหาค่าต่างๆ ได้: ฟลักซ์แม่เหล็ก Ф, การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B และความแรงของสนามแม่เหล็ก H อุปกรณ์สำหรับวัดฟลักซ์แม่เหล็กเรียกว่า เว็บมิเตอร์ หรือ ฟลักซ์มิเตอร์ (จากฟลักซ์ — ฟลักซ์)

เวเบอร์มิเตอร์ประกอบด้วยขดลวดเหนี่ยวนำพร้อมพารามิเตอร์ที่ทราบและตัวรวม DUT อุปกรณ์ที่รวมเข้าด้วยกันคือแมกนีโตอิเล็กทริกกัลวาโนมิเตอร์

หากขดลวดของเว็บมิเตอร์ถูกนำเข้าหรือนำออกจากพื้นที่ที่มีสนามแม่เหล็ก การเบี่ยงเบนของกลไกการวัดของเว็บมิเตอร์ (การเบี่ยงเบนของจุดหรือการเปลี่ยนแปลงของตัวเลขบนจอแสดงผล) จะเป็นสัดส่วนกับ การเหนี่ยวนำ B ของสนามแม่เหล็กนั้นการพึ่งพาทางคณิตศาสตร์นั้นอธิบายได้ง่ายด้วยสูตร:

วิธีกัลวาโนแมกเนติก (วิธีฮอลล์)

เป็นที่ทราบกันดีว่าแรงของแอมแปร์กระทำกับเส้นลวดที่มีกระแสไฟฟ้าซึ่งอยู่ในสนามแม่เหล็กภายนอก และถ้าเราพิจารณากระบวนการอย่างใกล้ชิดมากขึ้น แรงของลอเรนซ์จะกระทำต่ออนุภาคที่มีประจุซึ่งเคลื่อนที่อยู่ในเส้นลวด

ดังนั้นหากวางแผ่นตัวนำในสนามแม่เหล็กและมีกระแสไฟฟ้าตรงหรือไฟฟ้ากระแสสลับผ่านแผ่น ความต่างศักย์ทางตรงหรือกระแสสลับจะปรากฏขึ้นที่ปลายของแผ่น ความต่างศักย์ Ex นี้เรียกว่า Hall EMF

ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่ทราบของเพลต ซึ่งทราบ Hall EMF จึงเป็นไปได้ที่จะกำหนดค่าของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก B อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อวัดการเหนี่ยวนำแม่เหล็กเรียกว่าเทสลามิเตอร์

ถ้า เซ็นเซอร์ฮอลล์ (เซ็นเซอร์ฮอลล์) กำลังจากแหล่งหนึ่งแล้วใช้การชดเชยความต่างศักย์จากแหล่งที่สอง จากนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะกำหนด Hall emf ด้วยวิธีชดเชยโดยใช้ตัวเปรียบเทียบ

อุปกรณ์นี้ค่อนข้างง่าย: แรงดันไฟฟ้าชดเชยที่นำมาจากตัวต้านทานแบบปรับได้จะถูกนำไปใช้ในแอนติเฟสที่มี Hall emf และทำให้ค่าของ Hall emf ถูกกำหนด เมื่อป้อนวงจรชดเชยและเซ็นเซอร์ Hall จากแหล่งเดียวกัน ข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นจากความไม่เสถียรของแรงดันและความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกกำจัด

เซ็นเซอร์ฮอลล์ถูกใช้อย่างแพร่หลายในฐานะเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ในมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องจักรอื่นๆ ซึ่งสามารถรับสัญญาณได้จากแม่เหล็กถาวรที่เคลื่อนที่หรือจากแกนหม้อแปลงที่เป็นแม่เหล็กโดยเฉพาะอย่างยิ่ง เซนเซอร์ Hall ในบางแอปพลิเคชันทำหน้าที่เป็นทางเลือกแทนการวัดหม้อแปลงกระแส