Феррозондовые преобразователи

Это компонентные преобразователи, предназначенные для изме­рения либо напряженности магнитного поля, либо ее изменения в пространстве. Действие феррозондового преобразователя основано на нелинейности кривых намагничивания сердечников из магнитных материалов. В зависимости от взаимной ориентации векторов на­пряженности внешнего магнитного поля и магнитного поля возбуж­дения преобразователя различают феррозонды с продольным и по­перечным возбуждением.

Феррозонд с продольным возбуждением 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 является измерительной. Схема под­ключения обмоток в феррозонде-полемере показана на рис. 5.45.

 

 

Рисунок 5.45 Схема соединения обмоток феррозонда-полемера.

 

Здесь обмотки возбуждения соединены встречно, вектор напряженно­сти магнитного поля параллелен оси сердечника.

На рис. 5.46 показаны зави­симости во времени для напряженности и индукции в каждом сер­дечнике в отсутствии внешнего магнитного поля. Ха­рактер изменения индукции в каждом сердечнике одинаков и значения индукций отличаются только знаком; следовательно, вы­ходной сигнал, равный сумме ЭДС в измерительных катушках, будет ра­вен нулю.

 

 

Рисунок 5.46 Напряженность и магнитная индукция в стержнях феррозонда.

 

При воздействии постоянного магнитного поля напряжен­ность в первом и во втором сердечниках будут отличаться. Поэтому вследствие нелинейности кривой намагничивания значения индукции в стержнях становятся различными, что видно из рис. 5.47. Выходной сигнал преобразователя имеет несинусоидальную форму, а его период вдвое меньше периода возбуждающего тока. Это означает, что постоянное внешнее поле обусловливает появление второй гармоники в выходном сигнале феррозонда. Эта вторая гармоника и является информационной, по ней судят о напряженности постоянного магнитного поля.

Рисунок 5.47 Магнитная индукция в стержнях феррозонда-полемсра при воздействии постоянного поля.

 

На рис. 5.48 показана характеристика преобразования для ферро­зонда, работающего в режиме полемера. Рабочим является близкий к линейному начальный участок характеристики, где действующее значение второй гармоники пропорционально напряженности поля. При значительном увеличении напряженности поля происходит насыщение материала сердечника, в результате чего индукция становится не­зависимой от напряженности возбуждаю­щего поля и ЭДС каждой измеритель­ной обмотки уменьшается практически до нуля.

 

Рисунок 5.48  Характеристика феррозонда-полемера.

Для оценки неоднородности постоян­ного во времени магнитного поля исполь­зуется феррозонд-градиентометр, который по устройству аналогичен феррозонду-полемеру и отличается от него соединени­ем обмоток (рис. 5.49).

Рисунок 5.49 Схема соединения обмоток феррозонда-градиентометра.

 

Обмотки возбуждения соединены так, что в однородном поле, напряженность, а следовательно, и индукция в каж­дом сердечнике одинаковы в любой момент времени. Измеритель­ные катушки включены встречно, поэтому выходное напряжение феррозонда, соответствующее разности ЭДС в измерительных ка­тушках, будет равно нулю. Если же напряженность поля изменяется в направлении, ортого­нальном направлению вектора Но, то это приведет к то­му, что индукция в каждом сердечнике не будет одинаковой и появится выходной сигнал преобразователя (рис. 5.50).

Рисунок 5.50 Магнитная индукция в стержнях феррозонда-градиентометра.

 

Выходное напряжение, как и в предыдущем случае, несинусои­дально, главной его особенностью является наличие второй гармоники. Амплитуда выходного сигнала пропорциональна степе­ни неоднородности внешнего поля.

Таким образом, 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.

 

⇐ Предыдущая44454647484950515253Следующая ⇒

Поделиться: