Особенностью веберметров с измерительным механизмом в виде закрепленной на кернах или растяжках подвижной части является сползание указателя от достигнутого максимального отклонения в положение, соответствующее нулю противодействующего момента, причем по мере роста сопротивления внешней цепи скорость сползания увеличивается, что в конечном счете приводит к погрешностям отсчета результатов измерения. Поэтому в числе паспортных характеристик веберметров приводят значения внешнего сопротивления и скорости сползания указателя. В табл. 5-18 приведены краткие технические характеристики некоторых приборов Основной тенден-

Рнс. 5-26. Структур- р ная схема тесламет- о ра Холла.

цией в усовершенствовании этого класса приборов является увеличение разрешающей способности, уменьшение погрешности, обеспечение некритичиости к внешнему сопротивлению. Методы и средства поверки веберметров, выпускаемых из производства и ремонта, нормированы ГОСТ 13001-67 [5-24]. В ряде случаев приборы, основанные на индукционном способе измерения, градуируют в единицах измерения магнитной индукции. Приборы эти, носящие название индукционных тесламетров, широко применяются для измерения индукций постоянных, переменных и импульсных магнитных полей, для измерения градиента неоднородного магнитного поля, намагниченности ферромагнитных материалов.

Гальваномагнитные тесламетры. Широкое распространение в практике магнитных измерений нашли приборы с гальвакомаг-нитными преобразователями Холла. В самом простейшем варианте структурная схема тесламетра представлена на рис. 5-26, где /7*1; - преобразователь Холла, ИП - источник питания, ИЦ - измерительная цепь, ВП - выходной прибор.

Для измерения постоянных магнитных полей обычно ПХ питается от источника постоянного тока, а измерение ЭДС Холла осуществляется непосредственио с помощью показывающего прибора. Для снижения погрешности измерения магнитной индукции до 0,5-0,1% измерение ЭДС Холла производят потенциометрами. С целью уменьшения температурной погрешности ПХ изготавливают из материалов со слабой зависимостью постоянной Холла от температуры (InAs, InAsP). Применяют также схемы температурной компенсации и термостати-рование. Для уменьшения погрешности от нелинейности амплитудной характеристики ПХ используют компенсаторы с нелинейными элементами. Однако эффективность их низка, если учитывать необходимость смены

преобразователей при повреждении. С целью увеличения разрешающей способности выходная часть холловского тесламетра изготавливается в цифровом варианте. Нижний предел измерения тесламетров ограничивается нестабильностью термо-ЭДС и напряжения незквипотенциальиости. Поэтому во многих, разработках используют переменный ток питания ПХ [5-25]. Верхний предел измерения тесламетров практически не ограничен. Существуют варианты увеличения чувствительности и уменьшения аддитивной составляющей погрешности с помощью схем автоматического управления током питания ПХ. В табл. 5-19 приведены технические характеристики тесламетров для измерения индукции постоянных магнитных полей.

Таблица 5-19

Технические характеристики гальваномагиитиых тесламетров для измерения постоянных магнитных полей

Так как гальваномагнитные преобразователи являются малоинерционными приборами (постоянная времени 10--Ю с), их используют в приборах для измерения переменных и импульсных магнитных полей. Для уменьшения паразитных наводок со стороны измеряемого поля ПХ питают переменным током, частота которого выбирается на порядок выше частоты измеряемой индукции. Наилучшая помехозащищенность достигается, если частота измеряемой индукцгга имеет строго фиксированное значеинс. Характеристики тесламетров. для измерения индукцгг,! переменных полей приведены в табл. 5-20.

Таблица 5-20

Технические характеристики некоторых гальваномагнитных тесламетров для измерения переменных

магнитных полей

♦ приборы используются для измерения индукции как переменных, так и постоянных полей.

Механические тесламетры. Для измерения магнитного поля Земли используются приборы с механическимЕ преобразователями. Называемые магнитометрами. Широко известны магнитный компас, теодолиты, магнитная буссоль. Абсолютные магнитные теодолиты применяются для измерения индукций слабых полей. При этом погрешность измерения может быть доведена до сотых долей процента. Гораздо шире используются приборы, основаииы-з на относительных методах измерения: кварцевые и крутильные магнитометры, различного рода магнитные весы. Магнитометры с постоянными магнитами до настоящего времени занимают важное место в магнитоиз-мерительной технике ввиду большой чувствительности, надежности и возможности использования в полевых условиях (табл 5-21).

Таблица 5-21

Технические характеристики некоторых магнитометров

Приборы с механическими преобразователями применяются н для измерения переменных магнитных полей (вариометры). Однако в силу большой инерционности первичных преобразователей частотный диапазон измеряемых величин ограничива-

ется единицами герц. Основное применение они нашли для регистрации вариаций элементов земного магнетизма: склонения, составляющих магнитной индукции поля Земли.

Феррозондовые тесламетры. Известно большое количество феррозондовых приборов, измеряющих индукцию магнитного поля или ее приращение. Методы расчета их и особенности применения рассмотрены подробно в [5-13, 5-14]. Наибольшее распространение получили приборы с так называемыми дифференциальными феррозондами продольного возбуждения. На рис. 5-27

Рис. 5-27. Схема соединения обмоток феррозондо-вого преобразователя с продольным возбуждением.

приведена схема соединения обмоток подобного типа феррозондового преобразователя. Обмотки возбуждения соединены пог следовательно-встречно. При отсутствии измеряемого поля Яо ЭДС е\ и ej, пропорциональные скорости изменения магнитных потоков Ф, и Фг, возбуждаемых переменным полем Я, равны по величине и противоположны по фазе - выходное напряжение Ывых равно нулю. В присутствии постоянного измеряемого поля перемагничивание материала магнитопроводов происходит по несимметричным циклам и в ЭДС появятся четные гармоники, а на выходе преобразователя получается суммарная ЭДС четных гармоник. Основным источником погрешности здесь является нестабильность нуля приборов, обусловленная наличием гистерезиса и магнитной вязкости при перемагничивании материала магнитопроводов. В табл. 5-22 приведены технические характе-. ристики некоторых феррозондовых тесла-метров отечественного и зарубежного производства для измерения магнитной индукции постоянных полей.

Технические характеристики некоторых феррозондовых тесламетров

Анализ работы феррозондовых тесламетров для измерения переменных полей приведен в [5-13]. Отметим некоторые особенности этих приборов: 1) выходной сигнал первичных преобразователей пропорционален значению магнитной индукции, а не ее производной; 2) схемы усиления простые, так как модулированный выходной сигнал преобразователя имеет значительно выше частоту, чем частота измеряемого поля; 3) как следствие п. 2 фазовые искажения минимальны, что повышает устойчивость работы приборов и стабильность чувствительности.

Следует отметить, что из-за неравномерности спектральной плотности шумов феррозондового преобразователя, порог чувствительности приборов для измерения переменного поля ниже, чем у приборов для измерения постоянных и медленно изменяющихся магнитных полей.

Тесламетры на основе ЯМР. Наибольшей точностью измерения постоянных полей отличаются приборы на основе ЯМР. В геофизической практике широкое применение нашли серийно выпускаемые магнитометры ПМ-1, ПМ-5, М-20. Аналогичные разработки имеются и за рубежом [5-26]. Магнитометры на основе ЯМР используются и как измерители сильных магнитных полей, а также в качестве образцовых при поверке тесламетров более низкого класса точности. В СССР серийно выпускается тесламетр Ш1-1 (прежнее название ИМИ-2), структурная схема которого приведена на рис. 5-28. В табл. 5-23 приведены

Технические характеристики

технические характеристики тесламетров на основе ЯМР.

Устройства для испытания МТМ. Устройства для испытания МТМ при импульсном изменении внешнего поля являются классическими и имеют наиболее высокие точностные показатели. Этим объясняется применение их в области метрологической службы и при точных лабораторных измерениях. Структурная схема установки, рекомендуемой ГОСТ 8.268-77 для исследования образцов, приведена иа рис. 5-29. Особенностью схемы является наличие импульсного источника тока для намагничивания испытуемого материала до насыщения и размагничивание его с использованием источника постоянного тока. Наиболее совершенной разработкой рассматриваемого класса устройств является выпускаемая заводом Точэлектроприбор измерительная информационная система У5056. Эта система обеспечивает измерение S и Я в любой точке кривой размагничивания при импульсном намагничивании и размагничивании плавно изменяющимся полем. Значение отсчитываемых параметров производится с помощью цифровых гистерезиметров Ф5155/1,2. Предельное значение Н, кА/м, создаваемое током размагничивания, определяется соотношением

=55-fZ

где I - длина зазора для помещения образца, мм.

Таблица 5-23

магнитометров на основе ЯМР