WAT WYDZIAŁ ELEKTRONIKI INSTYTUT SYSTEMÓW …zoise.wel.wat.edu.pl/dydaktyka/Czujniki i...

12
1 WAT WYDZIAŁ ELEKTRONIKI INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH Przedmiot: CZUJNIKI I PRZETWORNIKI Ćwiczenie nr 6 WSTĘP TEORETYCZNY Temat: Przetworniki pola magnetycznego / POMIARY PARAMETRÓW POLA MAGNETYCZNEGO / 1. Cel ćwiczenia poznanie metod pomiaru parametrów pola magnetycznego, poznanie możliwości wykorzystania teslomierza, 2. Wstęp teoretyczny Czujniki pola magnetycznego przetwarzają sygnał proporcjonalny do indukcji lub natężenia pola magnetycznego w powietrzu na sygnał elektryczny: napięcie, zmianę rezystancji, częstotliwość. Indukcja pola magnetycznego w powietrzu lub próżni jest ściśle powiązana z natężeniem tego pola zależnością H B 0 , (1) gdzie 0 = 410 -7 H/m ( 0 = 1 G/Oe). Magnetometry często wyskalowane są jednostkach natężenia pola magnetycznego A/m, ale powszechniejsze jest skalowanie w jednostkach indukcji pochodnych tesli, najczęściej w T. W Polsce obowiązuje układ jednostek SI a więc stosuje się jednostki A/m lub T. W literaturze amerykańskiej i w środowisku fizyków wciąż używane są stare jednostki: gauss G jako jednostka indukcji i oersted Oe jako jednostka natężenia pola magnetycznego. Tabela 1 przedstawia zależności miedzy tymi jednostkami. Tabela 1. Współczynniki konwersji między najczęściej używanymi jednostkami magnetycznymi 1 T 1 A/m 1 G 1 Oe 1 A/m 1,2561 0 -6 1 12,56 10 -3 12,5610 -3 1 Oe 10 -4 79,6 1 1 1 T 1 7,9610 5 10 4 10 4 1 G 10 -4 79,6 1 1 Przy szybkich przeliczeniach podstawowych jednostek można stosować następującą regułę: 1 Oe 1 Gs 100 T 79,6 A/m 0,796 A/cm

Transcript of WAT WYDZIAŁ ELEKTRONIKI INSTYTUT SYSTEMÓW …zoise.wel.wat.edu.pl/dydaktyka/Czujniki i...

1

WAT – WYDZIAŁ ELEKTRONIKI

INSTYTUT SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH

Przedmiot: CZUJNIKI I PRZETWORNIKI

Ćwiczenie nr 6 WSTĘP TEORETYCZNY

Temat: Przetworniki pola magnetycznego

/ POMIARY PARAMETRÓW POLA MAGNETYCZNEGO /

1. Cel ćwiczenia

poznanie metod pomiaru parametrów pola magnetycznego,

poznanie możliwości wykorzystania teslomierza,

2. Wstęp teoretyczny

Czujniki pola magnetycznego przetwarzają sygnał proporcjonalny do indukcji lub

natężenia pola magnetycznego w powietrzu na sygnał elektryczny: napięcie, zmianę

rezystancji, częstotliwość. Indukcja pola magnetycznego w powietrzu lub próżni jest ściśle

powiązana z natężeniem tego pola zależnością

HB 0 , (1)

gdzie 0 = 410-7

H/m (0 = 1 G/Oe).

Magnetometry często wyskalowane są jednostkach natężenia pola magnetycznego

A/m, ale powszechniejsze jest skalowanie w jednostkach indukcji – pochodnych tesli,

najczęściej w T.

W Polsce obowiązuje układ jednostek SI a więc stosuje się jednostki A/m lub T. W

literaturze amerykańskiej i w środowisku fizyków wciąż używane są stare jednostki: gauss G

jako jednostka indukcji i oersted Oe jako jednostka natężenia pola magnetycznego. Tabela 1

przedstawia zależności miedzy tymi jednostkami.

Tabela 1.

Współczynniki konwersji między najczęściej używanymi jednostkami magnetycznymi

1 T 1 A/m 1 G 1 Oe

1

A/m 1,2561

0-6

1 12,56

10-3

12,5610-3

1

Oe

10-4

79,6 1 1

1 T 1 7,96105 10

4 10

4

1 G 10-4

79,6 1 1

Przy szybkich przeliczeniach podstawowych jednostek można stosować następującą

regułę:

1 Oe 1 Gs 100 T 79,6 A/m 0,796 A/cm

2

Wbrew nazwie czujniki pola magnetycznego tylko w niewielkim stopniu wykorzystywane

są bezpośrednio do pomiaru parametrów pola magnetycznego. Podstawowe zastosowanie

czujników pola magnetycznego (szczególnie hallotronów i magnetorezystorów) to

bezstykowe pomiary przesunięć, prędkości obrotowej, kąta i prądu. Niemal wszystkie

głowice odczytowe stosowane przy zapisie informacji, w pamięciach dyskowych i

taśmowych to czujniki magnetorezystancyjne.

Czujniki indukcyjne

Najbardziej uniwersalnym wśród czujników pola magnetycznego jest czujnik indukcyjny

(ang. search coil, pick-up coil, B-coil, induction sensor), który charakteryzuje się wieloma

zaletami. Najważniejszą jest prostota działania i konstrukcji. Jest to w zasadzie jedyny

czujnik, który łatwo można wykonać we własnym zakresie – wystarczy nawinąć cewkę.

Rys.1. Czujnik indukcyjny

Czujnik indukcyjny wykorzystuje prawo Faraday’a. Napięcie indukowane w cewce zależy

od indukcji zmiennego pola magnetycznego Bmsint

tcosBSzf2dt

dze m

. (2)

Warto zwrócić uwagę, że we wzorze (2) nie występują parametry materiałowe (na ogół

będące źródłem błędów temperaturowych) – stała przetwarzania zależy jedynie od wymiarów

(powierzchni S), liczby zwojów z oraz częstotliwości f. Parametry te można ustalić z dużą

dokładnością, a więc czujnik indukcyjny jest dokładny – szczególnie w przypadku badania

pól stałych, kiedy częstotliwość f jest częstotliwością wymuszonego ruchu czujnika (np.

prędkość obrotowa silniczka czy częstotliwość drgań podłoża kwarcowego).

Inne ważne zalety czujnika indukcyjnego to brak prądu wzbudzenia i elementów

ferromagnetycznych, co pozwala na badania pola magnetycznego praktycznie bezinwazyjnie.

Wady czujnika indukcyjnego to, relatywnie mała czułość (w porównaniu z innymi

czujnikami), pomiar tylko sygnałów przemiennych oraz zależność sygnału wyjściowego od

częstotliwości, co stwarza istotne problemy przy analizie przebiegów odkształconych. Sygnał

wyjściowy czujnika nie zależy wprost od indukcji B, ale od jej pochodnej dB/dt. Konieczne

jest więc stosowanie układu całkującego na wyjściu czujnika – układy takie mogą być

źródłem dodatkowych błędów.

W celu otrzymania dużej czułości należy zwiększać wymiary czujnika i liczbę zwojów.

Tak na przykład pierwszy udany eksperyment z przeprowadzeniem magnetokardiogramu

przeprowadzono wykorzystując czujnik indukcyjny, w którym cewka liczyła blisko milion

zwojów. Oczywiście liczby zwojów nie można zwiększać bez ograniczeń – rozdzielczość

czujnika jest bowiem limitowana szumami cieplnymi zależnymi od rezystancji cewki.

Możliwe jest przeprowadzenie optymalizacji konstrukcji czujnika. Szumy czujników

indukcyjnych mogą osiągać wartości nawet poniżej 5 pT/Hz. Czułość zależy od

3

częstotliwości – typowa czułość optymalizowanego czujnika wynosi 10 V/mT przy f= 0,01Hz

oraz 500 mV/nT przy f = 200 Hz.

Generalnie przyjmuje się, że czujnik indukcyjny nieruchomy pozwala na detekcje tylko pól

przemiennych. Stosowane obecnie czułe wzmacniacze pozwalają na wykorzystywanie

czujników indukcyjnych nawet przy częstotliwości 0,01 Hz, a więc do pomiaru pól quasi-

stałych.

Hallotrony

Nazwa hallotron pochodzi od nazwiska odkrywcy zjawiska E. H. Halla, który opisał je po

raz pierwszy w 1879 roku. Hali odkrył zjawisko powstawania siły elektromotorycznej w

wyniku odchylania torów nośników prądu w metalu znajdującego się w polu

magnetycznym. Zjawisko to przez wiele lat nie odgrywało większej roli, aż do momentu

rozwoju prac nad materiałami półprzewodnikowymi. Materiały takie charakteryzują się

znacznie większa ruchliwością nośników prądu, przez co zjawisko Halla jest w nich bardziej

zauważalne. Do materiałów półprzewodnikowych, które wykorzystuje się do budowy

czujników hallotronowych zaliczamy: german Ge, krzem Si, antymonek i arsenek

indowy InSb i InAs, arsenofosforek indowy InAsP, selenek i tellurek rtęciowy HgSe, i

HgTe. Od lat sześćdziesiątych stosuje się także tellurek rtęciowo-kadmowy CdHgTe oraz

arsenek kadmowy CdjAs2.

Wspomniana wcześniej nazwa „czujnik hallotronowy" pochodzi od nazwy anglojęzycznej

czujnika wykorzystującego zjawisko Halla, czyli Hali unit, bądź też Hali generator. Coraz

większa popularność czujników hallotronowych przyczyniła się do powstania polskiej

potocznej nazwy znanej do dzisiaj jako hallotron.

Hallotrony są czujnikami pola magnetycznego produkowanymi w liczbie milionów sztuk –

chociaż większość tej produkcji, to tanie elementy sygnałowe, a nie czujniki pomiarowe.

Najważniejsze zalety hallotronów to małe wymiary, w praktyce nieinwazyjny charakter

pomiaru (sam element jest niemagnetyczny), względna prostota konstrukcji. Przy relatywnie

prostej produkcji nie udaje się jednak uzyskać odpowiedniej powtarzalności charakterystyk i

eliminacji błędów temperaturowych – dlatego dobre hallotronowe czujniki pomiarowe są

wciąż drogie.

Zasadniczym elementem hallotronu jest prostopadłościenna płytka półprzewodnikowa

lub metalowa. Na krawędziach płytki umieszczone są cztery elektrody: dwie zasilające i dwie

pomiarowe. Elektrody zasilające, (prostopadłe do osi x) zwane także prądowymi, są

odpowiedzialne za przepływ prądu sterującego I1. Elektrody pomiarowe umieszczone są na

dłuższych krawędziach płytki i zwane są napięciowymi (Rys.2).

U1

UH

B

EE

EH

I1

Rys.2. Zasada działania hallotronu

4

Mechanizm zjawiska Halla polega na wykorzystaniu zmiany drogi przepływu prądu w

elemencie na skutek oddziaływania pola magnetycznego (oddziaływania siły Lorenza wzór 3)

][ BvqEqF , (3)

gdzie:

q - ładunek elektryczny przewodnika,

v - szybkość przemieszczania się ładunku,

E - natężenie pola elektrycznego,

B- gęstość strumienia magnetycznego (prostopadłego do kierunku ruchu ładunku

elektrycznego).

W wyniku tego oddziaływania na jednym brzegu elementu gromadzą się ładunki

dodatnie, na drugim ujemne. Powstała różnica potencjału (napięcie Halla) jest miarą pola

magnetycznego i natężenia prądu zasilania

BId

RU hH 1 , (4)

gdzie:

d – grubość hallotronu [m],

I1 – prąd zasilania Hallotronu [A],

Rh – stała Halla [Vm/AT],

B- indukcja magnetyczna [T].

Jako materiał na hallotrony należy wiec wykorzystywać związki charakteryzujące się

dużą wartością Rh – dużą ruchliwością nośników energii. Hallotrony najczęściej wytwarza się

z odpowiednio domieszkowanych InSb, InGaAs, Si, GaAs. Czułość hallotronu jest rzędu 0,1

1 V/T co powoduje, że największe zastosowanie znajdują one w obszarze pól silnych,

powyżej 1 mT. Rozdzielczość ograniczona jest szumami i temperaturowym pełzaniem zera –

pomiar pól mniejszych niż 10T wymaga już stosowania dość wyrafinowanych metod

pomiarowych.

Istotną zaletą hallotronów jest łatwość ich integracji z innymi elementami

elektronicznymi w jednym obwodzie scalonym. Dlatego obecnie coraz częściej spotyka się

hallotrony zintegrowane ze wzmacniaczem, układami korekcji czy koncentratorami

strumienia.

3. Stanowisko pomiarowe

Stanowisko pomiarowe zawiera ruchomą cewkę indukcyjną z możliwością jej obrotu w

pełnym kącie. Zasilana jest ona z regulowanego i stabilizowanego zasilacza prądu stałego. Do

pomiaru indukcji i natężenia pola magnetycznego wykorzystuje sondę pomiarową

zawierającą czujnik Halla współpracującą z miernikiem cyfrowym.

5

Rys. 3. Stanowisko pomiarowe

Opis miernika pola magnetycznego

Teslomierz model 5170 jest przenośnym przyrządem pomiarowym wykorzystującym

sondę Halla do pomiaru indukcji magnetycznej wyrażoną w Gausach lub Teslach oraz

natężenie pola magnetycznego wyrażone w amperach/metr. Zakres pomiarowy wynosi od

0,01mT (0,1G lub 0,01kA/m) do 2,000T (20,00kG lub 1592kA/m). Może on mierzyć stałe

pola magnetyczne (DC) jak i pola zmienne (AC).

Model 5170 składa się z miernika mieszczącego się w dłoni oraz odłączanej sondy Halla.

Miernik jest zasilany z czterech alkalicznych ogniw 1,5V typu AA lub też z zewnętrznego

zasilacza prądu stałego. Uchylna podpórka umożliwia pionowe ustawienie miernika na

płaskiej powierzchni. Duży wyświetlacz jest widoczny ze znacznej odległości. Konfiguracja

przyrządu jest łatwa przy za pomocą klawiatury.

Trzy zakresy pomiarowe mogą być wybierane ręcznie albo automatycznie w zależności

od aktualnej wartości mierzonej wielkości. Funkcja „zero” umożliwia użytkownikowi usunąć

niepożądane odczyty z pobliskich pól magnetycznych (włącznie z ziemskim) lub fałszywe

odczyty wywoływane początkowymi prądami równoważenia miernika i sondy. Dołączona

komora zerująca („zero flux chamber”) służy do osłony sondy przed wpływem zewnętrznych

pól podczas zerowania. Inna cecha zwana “relative mode” umożliwia tłumienie dużych

odczytów pola w celu bezpośredniej obserwacji małych zmian dużych pól. Zarówno

zerowanie („ZERO”) jak i stosunek („RELATIVE”) może być ustawiane ręcznie lub

automatycznie.

Inna cecha zawierająca trzy rodzaje operacji typu „HOLD” umożliwia również

obliczenie maksimum, minimum lub chwilową wartość szczytową i utrzymanie jej do czasu

wyzerowania przez użytkownika.

Zastosowanie przyrządu

sortowanie lub kontrola magnesów trwałych, szczególnie wielobiegunowych,

testowanie magnesów na głośniki, elementów wirnika i stojana silników, rdzeni

transformatorów, rdzeni toroidalnych, uzwojeń, solenoidów,

lokalizowanie i pomiar pól błądzących wokół diagnostycznej aparatury medycznej,

6

lokalizowanie źródeł elektromagnetycznych interferencji,

lokalizacja pęknięć w połączeniach spawanych,

sprawdzanie materiałów żelaznych,

sporządzanie map pól magnetycznych,

badanie magnetycznych głowic nagrywających.

Parametry miernika

Zakres pomiarowy Rozdzielczość

Gaus Tesla A/m Gaus Tesla A/m

1 G 100T 79,6 A/m 0,001 G 1 T 0,01 A/m

200 G 20mT 15,92 kA/m 0,1 G 0,01 mT 0,01 kA/m

2 kG 200mT 159,2 kA/m 1 G 0,1 mT 0,1 kA/m

20 kG 2T 1,592 MA/m 10 G 0,001 T 1 kA/m

PARAMETRY TESLOMIERZA MODEL 5170 (bez sondy w temp. 23 ±3ºC, wilgotność

<85%)

5170

Tryb DC, Low Range:

Mid & High Ranges:

1,25 + 4

1,00 + 3

Tryb AC (dla sinusoidy >6G lub 0,6mT) {1}

10 -20 Hz

20 -20 000 Hz:

20kHz to 25kHz (1x tylko dla sondy osiowej)

3,50 + 8

2,50 + 5

N/A

{1} dodatkowo ±8 cyfr tolerancji dla sygnałów

< 4% najmniejszego zakresu i >2kHz

W celu określenia całkowitej dokładności należy dodać dokładność sondy do

dokładności miernika

Czas rozgrzewania do

osiągnięcia określonej

dokładności:

5 minut

Czas ustalania dla Min/Max

Hold:

Tryb DC: 100 ms typowo

tryb AC: 700 ms at 10 Hz

do 500 ms dla 300 Hz

250 ms dla 300 -4000 Hz

100 ms > 4kHz

Czas ustalania dla Peak Hold: tryb DC lub AC: 128 µs

minimum

Zależność dokładności od temperatury (bez sondy) 0-20ºC i

26-50ºC (typowo) Low Range: ±0,25% + 3,0 cyfry/ ºC Mid &

High Ranges: ±0,02% + 0,2 cyfry/ ºC

7

STANDARDOWA SONDA POPRZECZNA

Numer Modelu: (5170): STH17-0404

Pasmo częstotliwości: (5170): 0 to 10 kHz

Zmiana kompensacji od temperatury: ±300 mG/ºC (typowo)

Zmiana dokładności od temperatury: 0,05%/ºC (typowo)

Temperatura pracy: 0 do +75ºC (+32 do +167F)

Temperatura przechowywania: 25 do +75ºC (13 do +167F)

Rys.4. Sonda pomiarowa poprzeczna

KOMORA ZERUJACA : YA111

WYMIARY KOMORY:

Długość: 50,8 mm (2”); Średnica: 8,7 mm (0.343”)

TŁUMIENIE: 80 dB do 30 mT (300 G)

PRZEZNACZENIE: Do ekranowania sondy przed zewnętrznymi polami podczas

ZEROWANIA lub funkcji RELATIVE.

Rys.5. Komora zerująca

Bezpieczeństwo obsługi

1. Nie podłączać wtyku dodatkowego zasilania do źródła prądu przemiennego.

2. Nie przekraczać podczas regulacji 5 Vdc. Nie zmieniać polaryzacji napięcia.

3. Używać jedynie certyfikowanych w danym kraju regulowanych zasilaczy prądu stałego.

Model A

0,063

B

C

D

Materiał Korekcja liniowości

Czułość Obszar aktywny

Temp. pracy

Temp. stabilności Zakres Częstotl. zera Kalibracji

STH17

-0404 4 0,158

0,004

0,045

0,004

0,0335

(NOM)

Polipropy

len

1,0%/20kG 1X 0,015

DIA(NOM)

0C do

75C

0,03

G/C

-0,05

%/C

Od DC

do 10kHz

8

4. Nie wolno dotykać sondą źródeł napięcia większych niż 30 Vrms lub 60 Vdc.

Opis funkcji miernika

Wyświetlacz. Ciekłokrystaliczny (LCD).

Auto Zero. Aby wybrać funkcję AUTO ZERO, naciśnij przycisk ZERO na klawiaturze. Po

chwili przyrząd powróci do normalnej pracy.

Manual Zero. Aby wybrać funkcję MANUAL ZERO, naciśnij kolejno przyciski SHIFT i

ZERO. Użyj lewego lub prawego przycisku nawigacji (przycisk ze strzałką) do wyboru cyfry.

Górnego i dolnego przycisku nawigacji użyj do dokładnego ustawienia wymaganej wartości.

Naciśnięcie przycisku RESET kasuje ustawioną wartość poziomu zerowego. Naciśniecie

przycisków SHIFT i ZERO powoduje powrót do normalnej pracy.

Auto Relative. W celu wyboru funkcji AUTO RELATIVE naciśnij przycisk RELATIVE. Po

chwili przyrząd powróci do normalnej pracy. Funkcja AUTO RELATIVE automatycznie

włącza poziom odniesienia. Ponowne naciśnięcie wyłącza tę funkcję.

Manual Relative. Aby wybrać funkcję MANUAL RELATIVE, naciśnij kolejno przyciski

SHIFT i RELATIVE. Lewym przyciskiem nawigacji włączamy a prawym wyłączamy

poziom odniesienia. Użyj lewego lub prawego przycisku nawigacji (przycisk ze strzałką) do

wyboru cyfry. Górnego i dolnego przycisku nawigacji użyj do dokładnego ustawienia

wymaganej wartości. Naciśnięcie przycisku RESET kasuje ustawioną wartość poziomu

odniesienia. Naciśniecie przycisków SHIFT i RELATIVE powoduje powrót do normalnej

pracy.

Auto Range. Automatyczny wybór zakresu (AUTO RANGE) wybieramy naciskając kolejno

przyciski SHIFT i RANGE. Ponowne naciśnięcie tych przycisków powoduje rezygnację z

tej funkcji.

Manual Range. Ręczny wybór zakresu (MANUAL RANGE) wybieramy naciskając przycisk

RANGE. Górnego i dolnego przycisku nawigacji używamy do wyboru zakresu. Ponowne

naciśnięcie przycisku RANGE przywraca normalny stan pracy przyrządu.

Units. W celu wyboru jednostek miary (UNITS ) naciskamy kolejno przyciski SHIFT i lewy

przycisku nawigacji. Górnym i dolnym przyciskiem nawigacji ustawiamy odczyt w gausach,

teslach lub amperach na metr. Ponowne naciśnięcie przycisków SHIFT i lewego przycisku

nawigacji powoduje powrót do normalnej pracy.

Hold. W celu ustawienia funkcji HOLD naciśnij kolejno przyciski SHIFT i RESET. Lewym

i prawym przyciskiem nawigacji wybieramy między funkcjami MIN HOLD, MAX HOLD,

PEAK HOLD, i HOLD OFF. W każdym z tych trybów pracy naciśnięcie przycisku RESET

kasuje zatrzymane wskazanie. Ponowne naciśnięcie przycisków SHIFT i RESET powoduje

powrót do normalnej pracy.

AC/DC. Rodzaj mierzonego pola wybieramy naciskając kolejno klawisz SHIFT i prawy

przycisk nawigacji.

ON/OFF. Naciśnięcie klawisza ON/OFF powoduje włączenie miernika. Naciśnięcie klawisza

przez 3 sekundy powoduje wyłączenie miernika.

9

Wyświetlacz

Włączanie/Wyłączanie

Klawisz nawigacji/Zmniejszanie

Ręczny lub automatycznywybór zakresu

Klawisz nawigacji/ ór jednostekWyb

Tryb DC lub AC/Klawisz nawigacji

Klawisz nawigacji/Zwiększanie

Ręczne automatycznezerowanie

lub Ręczne automatyczneustawienie poziomu

odniesienia

lub

Wybór funkcji nad klawiszami

Wyb unkcja MIN, MAX lub PEAK HOLD

ór i kasowanie f/

Rys. 6. Widok panelu czołowego Teslomierza

Włączanie zasilania

Naciśnij przycisk POWER. Usłyszysz sygnał dźwiękowy i zaświecą się wszystkie segmenty

wyświetlacza.

Przed rozpoczęciem pomiaru nastąpi samotest przyrządu. Jeśli wystąpi problem na

wyświetlaczu pojawi się symbol “Err” z trzycyfrowym kodem.

Jeśli test przyrządu przebiegnie pomyślnie nastąpi kalibracja przyrządu. W tym czasie na

wyświetlaczu pojawi się napis "CALX". Przy kalibracji musi być podłączona sonda w

przeciwnym wypadku sygnalizowany będzie błąd.

10

4. Przebieg ćwiczenia

Przed przystąpieniem do właściwych pomiarów należy:

ustalić temperaturę pracy sondy pomiarowej przez włączenie miernika na 5

minut,

wyzerować miernik umieszczając uprzednio sondę pomiarową w komorze

zerującej.

POMIARY

4.1 Pomiar parametrów stałego pola magnetycznego.

4.1.1 Pomiar parametrów pola magnetycznego w funkcji odległości od źródła pola

magnetycznego

Zasilić cewkę napięciem stałym o ustalonej wartości i utrzymywać stałą wartość napięcia

przez cały czas pomiaru. Mierząc składowe indukcji określić w jaki sposób nawinięta jest

cewka.

Ustawić sondę miernika pola w miejscu wskazanym przez prowadzącego. Sonda nie

powinna jej dotykać cewki przy jej obrocie w wybranym kącie. Następnie obracając cewkę

dokonać pomiarów indukcji i natężenia pola magnetycznego dla kilku różnych kątów . Po

zadaniu kąta dokonać pomiaru obydwu wielkości jednocześnie.

Zwrócić szczególną uwagę na punkty w których cewka znajduje się w położeniu

będącym wielokrotnością kąta 90.

Przed rozpoczęciem pomiarów dokonać kalibracji miernika.

Napięcie zasilające cewkę U=…….V

Tab. 2

Lp. [º] B [mT] H [kA/m] [H/m]

Zwrócić uwagę na przebieg zmiany indukcji w funkcji czasu na oscyloskopie i porównać

ją z przebiegiem prądu. Zarejestrować przebiegi z oscyloskopu.

Na podstawie otrzymanych wyników wykreślić zależność parametrów pola B i H w

funkcji kąta. Obliczyć przenikalność magnetyczną ośrodka w którym rozchodzi się pole

magnetyczne.

11

4.1.2 Pomiar parametrów pola magnetycznego w funkcji napięcia zasilającego cewkę

Zasilając cewkę ze źródła napięcia stałego regulujemy wartość tego napięcia w zakresie

od 0 do wartości wskazanej przez prowadzącego. Dla ustalonego położenia sondy

dokonujemy dla wybranych wartości napięć pomiarów indukcji magnetycznej i natężenia

pola magnetycznego.

Tab.3

Lp. U [V] B [mT] H [kA/m] [H/m]

Na podstawie otrzymanych wyników wykreślić zależność parametrów pola B i H w

funkcji napięcia zasilającego. Obliczyć przenikalność magnetyczną ośrodka w którym

rozchodzi się pole magnetyczne.

4.2 Pomiar parametrów zmiennego pola magnetycznego.

4.2.1 Pomiar parametrów pola magnetycznego w funkcji odległości od źródła pola

magnetycznego

Zasilić cewkę napięciem z autotransformatora o takiej wartości aby nie przekroczyć

dopuszczalnego prądu cewki. Ustawić sondę miernika pola w miejscu wskazanym przez

prowadzącego. Sonda nie powinna jej dotykać cewki przy jej obrocie w wybranym kącie.

Następnie obracając cewkę dokonać pomiarów indukcji i natężenia pola magnetycznego dla

kilku różnych kątów . Po zadaniu kąta dokonać pomiaru obydwu wielkości jednocześnie.

Zwrócić szczególną uwagę na punkty w których cewka znajduje się w położeniu

będącym wielokrotnością kąta 90.

Przed rozpoczęciem pomiarów dokonać kalibracji miernika.

Napięcie zasilające cewkę U=…….V

Tab. 4

12

Lp. [º] B [mT] H [kA/m] [H/m]

Zwrócić uwagę na przebieg zmiany indukcji w funkcji czasu na oscyloskopie i porównać

ją z przebiegiem prądu. Zarejestrować przebiegi z oscyloskopu.

Na podstawie otrzymanych wyników wykreślić zależność parametrów pola B i H w

funkcji kąta. Obliczyć przenikalność magnetyczną ośrodka w którym rozchodzi się pole

magnetyczne.