Виріб зареєстрований у Держреєстрі за номером 23633-02.

Призначення та сфера застосування

Вимірник магнітної індукції ІМІ-М призначений для вимірювання нормальної складової магнітної індукції біля поверхні полюсів постійних магнітів, одиночних або зібраних у блоки магнітних сепараторів для промисловості хлібопродуктів.

Умови експлуатації:

Вимірювачі призначені для роботи при температурі навколишнього повітря від +5°С до +40°С та відносній вологості повітря (65±15)%.

Опис

За своєю конструкцією вимірювач магнітної індукції є переносним багатодіапазонним приладом з магнітоелектричним механізмом.

Принцип дії вимірювача магнітної індукції ґрунтується на ефекті Холла. Для захисту від зовнішніх впливів та зручності вимірювань перетворювач Холла розміщений усередині зонда, виконаного з немагнітного матеріалу.

Відстань пластини перетворювача Холла від зовнішнього торця зонда визначається конструкцією та дорівнює 0,6 мм.

Електрична схема вимірювача магнітної індукції разом із блоком живлення змонтована всередині металевого корпусу. На верхній кришці корпусу встановлений прилад, що показує - мікроамперметр М 1690 А.

На корпус вимірювача магнітної індукції виведені органи налаштування та регулювання. Камера для встановлення елементів живлення знаходиться під нижньою кришкою вимірювача.

Основні технічні характеристики

Вимірник магнітної індукції забезпечує:

Діапазон виміру магнітної індукції постійних магнітних полів 0-1000 мТл;

Межа допусканого значення основної похибки вимірювача при температурі +20 ± 2°С не більше 2,5% на межах «200 мТл» і «500 мТл» і не більше 4% на межі «1000 мТл»,

Межа допустимого значення додаткової похибки вимірювача, викликаної відхиленням температури навколишнього середовища від нормального значення, не більше ніж 4 % на ПдС.

Час заспокоєння рухомої частини вимірювача Похибка встановлення нуля вимірювача Час встановлення робочого режиму вимірювача Тривалість безперервної роботи вимірювача Габаритні розміри: Маса вимірювача

Знак затвердження типу

трохи більше 4 з. ±0,5 справ. 5 хв. щонайменше 15 хв. 140x160x100 мм.

трохи більше 1,3 кг.

Знак затвердження типу наноситься на титульний аркуш паспорта та посібника з експлуатації вимірювача магнітної індукції ІМІ-М над найменуванням підприємства-виробника друкарським способом та на лицьову панель приладу поруч із позначенням типу шовкографією або гравіюванням. Форми та розміри знака за ПР 50.2.009-94.

Комплектність

У комплект поставки входять:

Вимірник із зондом

Паспорт та посібник з експлуатації

1 шт.; 1 шт.

Перевірка

Повірка вимірювача магнітної індукції ІМІ-М здійснюється відповідно до рекомендації МІ 2185 «ДСІ. Тесламетри постійних магнітних полів у діапазоні 0,01…2 Тл. Методика перевірки».

Міжповірочний інтервал - 12 місяців.

Прилади для вимірювання магнітної індукції та напруженості магнітного поля (далі - МП) називаються тесламетрами (Тм), За аналогією з вимірюваною величиною. Процес вимірювання магнітних величин складніший, ніж визначення електричних величин, відповідно і прилади та схеми теж складніші.

Найбільш поширеними магнітовимірювальними приладами для визначення індукції та напруженості є: Тм з перетворювачем Холла, феромодуляційний та ядерно-резонансний тесламетр.

Тм із перетворювачем Холлавизначають параметри середніх (від 10-5 до 10-1 Тл) та сильних (10-1 до102 Тл) МП. Принцип роботи таких тесламетрів ґрунтується на появі ЕРС у напівпровідниках, поміщених у зону впливу. МП.

При цьому вектор магнітної індукції шуканого МПповинен бути перпендикулярний пластині напівпровідника.

Через тіло напівпровідника протікає електричний струм I. В результаті на бічних гранях пластини утворюється різниця потенціалів, яку називають ЕРС Холла. ЕРС визначається компенсаційним методом або мілівольтметром, шкала якого градуйована у теслах. На практиці ЕРС Холла залежить від таких параметрів:

Ех = С * I * B;

де З- Коефіцієнт, що враховує конструктивні параметри пластини напівпровідника;
I- Сила струму, А;
У- Магнітна індукція, Тл.

Знаючи силу струму I, коефіцієнт Зта значення Ех, прилад градуюють в одиницях виміру МП, За умови, що сила струму постійна.

Тм із перетворювачем Холла прості у застосуванні, мають невеликі розміри, що дозволяє застосовувати їх при вимірах у малих зазорах. З їх допомогою визначають параметри постійних, змінних та імпульсних полів.

Межі вимірювання звичайного приладу від 2*10-3 до 2 Тл із відносною похибкою ±1,5–2,5%.

Другим видом приладів визначення характеристик МПє феромодуляційний тесламетр (ФМТ). Використовують ФМТ для вимірювання слабких та середніх, постійних та змінних (до 1кГц) МП.

В основу роботи ФМТ закладено властивість пермалоєвих сердечників С, змінювати свій магнітний стан, при одночасному впливі на них постійного та змінного МП.

Найбільш широке застосування у схемі виміру рис.2 знайшли диференціальні феромодуляційні перетворювачі. Генератор Г служить для створення змінного МП, яке за допомогою котушок ω впливає на сердечники С.

У зв'язку з тим, що ці котушки включені зустрічно, тобто кінець однієї збігається з іншою, ЕРС в ланцюзі індикаторної котушки ωі відсутня.

Якщо внести сердечники С у постійне МП(Вимірюване поле), так щоб вектор магнітної індукції був паралельний осі сердечників, у вимірювальній обмотці з'явиться ЕРС. Це відбувається завдяки фізичним властивостям пермаллоя, змінювати свій магнітний стан під впливом двох різнорідних полів.

Отже, під впливом поля В_ на вході виборчого підсилювача ІУ, поряд з непарними гармоніками, з'являться парні. Зокрема, ЕРС другої гармоніки має пряму залежність від напруженості. МП Нта магнітної індукції В_.

Е2 ≈ kH;
E2 ≈ k1B.

де kі k1- Коефіцієнти, що враховують конструкційні особливості сердечників, частоту і напруженість поля збудження ω;
Н- Вимірювана напруженість МП;
В_- Індукція, що вимірюється.

Синхронний випрямляч отримує з виходу ІУ посилений сигнал ЕРС другої гармоніки, перетворює ЕРС на пропорційний їй (а значить і Ні В_) струм компенсації Iк.

Струм компенсації, протікаючи по обмотках, що компенсують. ωкстворює компенсуюче поле Вк, що прагне врівноважитись з В_, і має зустрічний напрямок. Мілліамперметр, яким також протікає струм Iк, градуйований в теслі.

Феромодуляційні тесламетри мають високу чутливість, точність і можуть бути використані для безперервних вимірювань параметрів магнітного поля. Межі вимірювання ФМТ від 10 до 1 мТл, з похибкою від 1 до 5%.

Тесламетри з квантовими магнітовимірювальними перетворювачамивикористовують для вимірювання середніх та слабких МП, постійних та змінних частотою до 20 кГц полів. Принцип дії квантових магнітовимірювальних перетворювачів полягає у взаємодії ядер молекул речовини з МП.

На рис.3 представлена ​​схема поширеного ядерно-резонансного перетворювача. У колбі знаходиться робоча речовина. За допомогою генератора високої частоти ГВЧ і котушки, що охоплює витками колбу, до робочої речовини додано змінне МП.

Взаємодія ядер з МПназивається прецесією. Отже, у колбі частинки прецесують навколо вектора магнітної індукції змінного поля.

Під прямим кутом, на колбу з робочою речовиною, починає діяти постійне вимірюване МП В_. Плавно змінюючи частоту змінного поля, домагаються ядерного магнітного резонансу - збіг частоти прецесії з частотою змінного поля. Резонанс полягає у збільшенні амплітуди прецесії.

Цей процес супроводжується поглинанням частини енергії змінного ВЧ поля, що призводить до зміни добротності котушки, а відповідно до зміни напруги на її кінцях.

Явище резонансу можна спостерігати на екрані електронного осцилографа ЭО, на горизонтальний вхід якого подається напруга ГНЧ, але в вертикальний – випрямлене напруга робочої котушки. ГНЧ живить струмом низької частоти котушку модуляції Км, яка служить для модуляції магнітної індукції В_.

Ядерно-резонансні тесламетри є найточнішими, їх відносна похибка становить 0,001-0,1%, в області значень 10-2-10 Тл.

Вимірювач ІМІ-М застосовуєтьсяна елеваторах, борошномельних, круп'яних та комбікормових підприємствах.

Принцип роботивимірювача заснований на ефект Холла. Магнітна індукція вимірюваного постійного магнітного поля в датчику Холла перетворюється на електричний сигнал, який викликає переміщення стрілки приладу, що показує. Кут відхилення стрілки прямо пропорційний величині індукції магнітного поля. Конструкція вимірювача ІМІ-М є переносним діапазонним приладом з зондом спеціальної конструкції для вимірювання індукції магнітного поля. У корпусі встановлено прилад, що показує - мікроамперметр марки М 1690А. Для захисту від зовнішніх впливів та зручності вимірювань перетворювач Холла розміщений усередині зонда, виконаного з немагнітного матеріалу. Пластина перетворювача Холла встановлена ​​на площині тарілки строго по її центру та закрита склянкою. Усередині склянки висновки датчика з'єднані з проводами вимірювального кабелю, що передає аналогові сигнали на схему вимірювання, встановлену всередині корпусу приладу. Відстань між пластиною перетворювача Холла та площиною полюса магніту дорівнює товщині дна тарілки - 0,6 мм. Тарілка притиснута до ручки зонда за допомогою гайки. Вимірювальний кабель зафіксований усередині зонда кріпильним гвинтом. Камера для встановлення елементів живлення А332 розташована під нижньою кришкою вимірювача. Перед початком роботи, не включаючи вимірювач, механічним коректором спрямовують стрілку на нуль. Після включення приладу задають робочий режим (5 хв), потенціометром «Уст. Про» встановлюють нуль вимірювача. Переводять перемикач В4 в положення "Контр." та потенціометром робочого струму «Уст. струму» виводять стрілку приладу на максимальну позначку шкали. Вибирають межу виміру. Для цього встановлюють перемикач ВЗ положення «1000 мТл». Беруть зонд і притискають площину гайки до площини магніту полюса. Якщо стрілка приладу встановиться в діапазоні не більше 200 мТл, вимірник слід переключити на межу «200 мТл». При підвищенні 200 мТл вимірювач слід включати на межу «500 мТл».

Технічні характеристики.
Діапазон вимірювання магнітної індукції постійних магнітних полів, мТл – 0-500.
Межа допусканого значення основної похибки вимірювача (при температурі 20°С+2°С) у межах виміру: «200 мТл», «500 мТл», %, трохи більше +2,5.
Межа вимірювання "1000 мТл" - індикаторна.
Межа допустимого значення додаткової похибки, викликаної відхиленням температури навколишнього середовища від нормального значення, % не більше 0,5 на 1°С.
Час заспокоєння рухомий системи вимірювача, з, трохи більше – 4.
Час встановлення робочого режиму вимірювача, хв – 5.
Тривалість безперервної роботи вимірювача, хв, щонайменше – 15.
Джерело живлення – 3 батарейки А322.
Габаритні розміри, мм – 140x160x100.
Маса, кг, трохи більше - 1,3.

Для вимірювання магнітної індукції змінного магнітного поля використовуються перетворювачі зі стаціонарними (нерухомими) обмотками. Функція перетворення перетворювача відповідає рівнянню (4). Коефіцієнт перетворення, що зв'язує діюче значення індукційної ЕРС з амплітудним значенням індукції магнітного поля, що періодично симетрично змінюється, визначається виразом

(9)

де - Коефіцієнт форми кривої;

- Частота змінного магнітного поля.

При спотвореній формі кривої зазвичай вимірюють середнє значення індукційної ЕРС
.

Для вимірювання індукції постійного магнітного поля можуть бути використані перетворювачі з умовно стаціонарної обмоткою, так і перетворювачі з примусовим рухом обмотки. У перетворювачах зі стаціонарною обмоткою зміна магнітного потоку, що зчепляється з витками обмотки, може відбуватися в результаті зміни самого поля, що вимірювається, наприклад при вимірюваннях магнітного поля, викликаного включенням якогось агрегату, або в результаті одноразової зміни положення самого перетворювача - видалення перетворювача з магнітного поля або повороту на полі на 90 чи 180°.

Вихідним сигналом такого перетворювача є імпульс струму або імпульс ЕРС, які виникають за зміни повного магнітного потоку. Зміна потоку
пов'язано з ЕРС і струмом як

; (10)

де - повний опір вимірювального ланцюга з урахуванням опору перетворювача;

Q - кількість електрики.

Як інтегратори використовуються балістичний гальванометр (при інтегруванні струму) або магнітоелектричні, фотогальванометричні та електронні веберметри з операційними підсилювачами, які застосовуються для інтегрування ЕРС.

Індукційні перетворювачі для вимірювання параметрів магнітних полів у повітряному просторі зазвичай виконуються у вигляді вимірювальних котушок різної форми, початок і кінець обмотки яких знаходяться в одному місці, щоб не створювалися додаткові контури за рахунок проводів, що підводять.

в)

приймається рівною напруженістю поля на поверхні зразка.

Для вимірювання магнітної індукції та напруженості неоднорідних магнітних полів доцільно використовувати кульові індукційні перетворювачі (рис.1, б). Магнітний

потік, що зчепляється з такою котушкою, дорівнює

, (11)

де 0 - індукція в центрі перетворювача;

r - радіус сфери;

w - число витків на одиницю довжини осі zz", яка має збігатися з вектором У 0 .

Для вимірювання МДС використовуються індукційні перетворювачі, звані магнітними потенціалометрами, які зазвичай виконуються у вигляді рівномірної обмотки на гнучкому ізоляційному каркасі. Обмотка виконується з парною кількістю шарів так, щоб висновки знаходилися в середині обмотки (рис. 1, в). Магнітний потенціалометр поміщається в магнітне поле таким чином, щоб його кінці знаходилися в точках А та В, між якими вимірюється МДС. Магнітний потік, що зчепляється з витками потенціалометра, дорівнює

(12)

Поріг чутливості засобів вимірювань зі стаціонарними індукційними перетворювачами визначається головним чином механічними перешкодами (вібрації, сейсмічні та акустичні впливи), які призводять до коливань перетворювача та наведення додаткової ЕРС, а також дрейфом вихідного перетворювача, що інтегрує. . Найбільш чутливі магнітоелектричні веберметри мають ціну поділу 5*10 Вб, а фотогальванометричні веберметри – 4*10 Вб.

Індукційні перетворювачі з чутливими елементами, що обертаються або вібрують, мають функції перетворення, яким відповідають рівняння (5 – 7).

На (рис. 2, а) показано схему -перетворювача (так званого вимірювального генератора), який складається з рамки 1 з числом витків і обертається за допомогою двигуна 2 c кутовий частотою

; (13)

де - кут між магнітною віссю перетворювача тапоперечною компонентою

вектор магнітної індукції
, де - кут між віссю обертання перетворювача та вектором .

Рис.2.

При " = 1 із рівняння (5) отримуємо

; (14)

Враховуючи що
маємо

Коефіцієнт перетворення перетворювача

(16)

де Е т - амплітудне значення ЕРС, що генерується.

Перетворювачі з котушкою, що обертається, відрізняються високою чутливістю (до 300 В/Тл). Поріг чутливості обмежений рівнем шуму колектора та наведеннями від електродвигуна та ланцюга живлення. Для зниження порога чутливості використовуються безколекторні струмознімання, а обертання генератора здійснюється через редуктор, щоб частота вихідного сигналу відрізнялася від частоти мережі і не була кратної частоті обертання двигуна.

На (рис. 2, б) зображено парногармонійний перетворювач. Як елемент, що обертається, використовується короткозамкнене кільце 1, яке обертається двигуном 2 у нерухомій обмотці 3. Магнітне поле, створюване струмом, індукованим у короткозамкнутому кільці при його обертанні у зовнішньому полі з індукцією У 0 , змінюється з однаковою частотою як у модулю, і у напрямку. Внаслідок цього проекція вектора магнітної індукції поля на вісь нерухомої обмотки, що збігається з вектором магнітної індукції, що вимірюється, буде змінюватися пропорційно
. Сумарний потік, що пронизує нерухому котушку (активним опором кільця нехтуємо), дорівнює

та ЕРС, що наводиться в нерухомій обмотці,

; (18)

Рознесення частот напруги живлення та корисного сигналу дозволяє відфільтрувати

наведення та створити на розглянутому принципі індукційні перетворювачі з порогом

чутливості
Тл.

На (рис.2, в) показаний S-перетворювач з радіальними коливаннями, що збуджуються електрострикційним вібратором. Вібратором є тонкостінний циліндр 1 із сегнетокераміки PbZrO 3 з металізованими внутрішньою 2 та зовнішньої 3 поверхнями, куди підводиться змінна керуюча напруга U f . Внутрішній електрод має поздовжній розріз. , а зовнішній являє собою короткозамкнутий виток, на якому знаходиться вторинна багатовиткова обмотка 5. Внаслідок радіальних електрострикційних коливань періодично змінюється площа поперечного перерізу короткозамкнутого витка, і за наявності постійного магнітного поля, вектор магнітної індукції якого спрямований по осі циліндра, в зовнішньому короткозамкнутому , який викликає у вторинній обмотці ЕРС, пропорційну індукції . Частота електрострикційних коливань і вихідний ЕРС дорівнює подвоєної частоті керуючого напруги.

Вимірювач магнітної індукції Ш1-9 (Ш19, Ш19)
Переносний прилад призначений для вимірювання індукції постійних полів магнітів, електромагнітів та соленоїдів з високою точністю в лабораторних та цехових умовах.

Діапазон виміру: від 25 до 2500 мТл.

Вимірники магнітної індукції Ш1-9 є переносним приладом, призначеним для вимірювання індукції постійних полів магнітів, електромагнітів і соленоїдів з високою точністю в лабораторних і цехових умовах.

Вимірник магнітної індукції Ш1-9: температура навколишнього середовища від 278 до 313 К (від 5 до 40 ° С); відносна вологість повітря до 98% при температурі 298 К (25 ° С); атмосферний тиск від 60 до 106 кПа (від 450 до 800 мм рт. ст.); напруга мережі живлення (220±22) В, частотою (50±0,5) Гц.

Діапазон вимірювання магнітної індукції постійних магнітних полів – від 25 до 2500 мТл у міжполюсних зазорах постійних магнітів та електромагнітів. Весь діапазон індукцій, що вимірюються, перекривається п'ятьма змінними перетворювачами. Межі вимірювання магнітної індукції для кожного перетворювача з урахуванням перекриття та запасу по краях діапазону наведено у табл. 1.

Таблиця 1

Діапазон виміру магнітної індукції полів соленоїдів від 57 до 700 мТл. Весь діапазон індукцій, що вимірюються, перекривається двома змінними перетворювачами. Межі вимірювання для кожного перетворювача з урахуванням перекриття та запасу по краях діапазону наведено у табл. 2.

Таблиця 2

Прилад Ш1-9 має вбудований цифровий індикатор відліку величини вимірюваного магнітного поля в одиницях магнітної індукції, а також вихід для підключення зовнішнього частотоміра. При цьому різниця результатів вимірювання частоти вбудованим цифровим індикатором і частотоміром не перевищує ±(0,003+0,1/Візм) % де Візм - показання цифрового індикатора.

Прилад Ш1-9 має інтегрований вбудований осцилографічний індикатор для спостереження сигналу ЯМР, а також вихід для підключення зовнішнього осцилографа. При цьому різниця показань під час роботи з осцилографом та внутрішнім індикатором сигналу ЯМР не перевищує ±0,003% від вимірюваного значення магнітної індукції.

Прилад Ш1-9 забезпечує вимірювання магнітної індукції на полях з неоднорідністю до 0,05% на 1 см. При цьому відношення сигналу до шуму не менше 1,5. Похибка при вимірі магнітної індукції не перевищує:

1) ±(0,01 + 0,1/Візм) % при неоднорідності магнітного поля не більше 0,02 % на 1 см, де Візм - вимірювана магнітна індукція, мТл;

2) ±0,1% при неоднорідності магнітного поля не більше (0,02-0,05)% на 1 див.

Прилад Ш1-9 забезпечує контроль рівня напруги високої частоти, контроль УПТ, струму модуляції та вихідної напруги фазового детектора, а також контроль калібрування цифрового індикатора та встановлення променя осцилографічного індикатора. Максимальна індукція поля модуляції, створюваного перетворювачами, щонайменше 1 мТл. Прилад Ш1-9 забезпечує автоматичну підтримку умов ЯМР при зміні магнітної індукції на ±0,05% для значень магнітної індукції від 100 до 700 мТл при неоднорідності поля не більше 0,02% на 1 см і відношення сигналу до шуму не менше 5. цьому похибка вимірювання магнітної індукції не перевищує ±0,02%.

Прилад Ш1-9 забезпечує автоматичний пошук сигналу ЯМР при вимірюванні магнітної індукції постійних магнітних полів від 50 до 500 мТл у міжполюсних зазорах постійних магнітів та електромагнітів при неоднорідності поля не більше 0,02% на 1 см і відношення сигналу шуму не менше 5.

Прилад Ш1-9 забезпечує напівавтоматичний пошук сигналу ЯМР при вимірі магнітної індукції постійних магнітних полів від 50 до 500 мТл міжполюсних зазорах постійних магнітів і електромагнітів. Прилад Ш1-9 забезпечує на гніздах ФД "┴" керуючу напругу системи стабілізації полів електромагнітів не менше плюс 1В і не більше мінус 1В при навантаженні 1кОм і відношенні сигналу до шуму не менше 5.

Значення частоти вихідної напруги на гнізді "5 МГц" дорівнює (5±25 · 10-6) МГц. Прилад Ш1-9 забезпечує технічні характеристики після часу встановлення робочого режиму, що дорівнює 15 хв. Прилад Ш1-9 допускає безперервну роботу у робочих умовах протягом 8 год за збереження своїх технічних характеристик. Час безперервної роботи не включає час встановлення робочого режиму.

Живлення приладу Ш1-9 здійснюється від мережі змінного струму напругою (220±22), частотою (50±0,5) Гц. Потужність, що споживається від мережі за номінальної напруги, не більше 120 ВА. Габаритні розміри, мм, не більше: генератора – 330x223x338; індикатора – 330x183x338; ящика укладочного для генератора – 580x301x446; ящика укладання для індикатора - 580x301x446; ящика транспортного для генератора -752х532х560; ящика транспортного для індикатора – 752x532x560. Маса, кг, не більше: генератора – 13; індикатора – 10; генератора та комплекту ЗІП у транспортній ящику - 70; індикатора у транспортній скриньці - 60.