Феррозонды с продольным возбуждением
Изобретение феррозондов связывают с именами немецких ученых — Ашенбреннера и Губо [2]. Ими был предложен и опробован феррозонд кольцевого типа (рис. 24). В качестве сердечника они использовали железную проволоку, покрытую шеллаком. Обмотка возбуждения наматывалась непосредственно на сердечник, измерительная обмотка размещалась на специальном каркасе. Использовался режим работы, при котором измерительная обмотка настраивалась в резонанс на частоту второй гармоники. ЭДС второй гармоники была пропорциональна компоненте поля
Феррозонды Ашенбреннера и Губо были усовершенствованы Ферстером [2], который взамен кольцевого сердечника использовал два раздельных стержневых сердечника. Феррозонд с двумя сердечниками получил наибольшее распространение и применяется до настоящего времени. Независимо от Ферстера стержневые феррозонды были предложены и опробованы отечественным ученым П.А. Халилеевым [1]. Несмотря на сравнительную давность изобретения феррозондов, цельная и последовательная теория их анализа и расчетов появилась значительно позднее. Основополагающим явилось учение о намагничивании ферромагнитных тел конечных размеров, развитое крупным советским физиком В.К. Аркадьевым. Большой вклад в теорию феррозондов внесли М.А. Розенблат и Р.И. Янус. Свойства феррозондов с продольным возбуждением рассмотрим на примере дифференциального преобразователя, изображенного на рис.25.
Он содержит два одинаковых сердечника
Далее для простоты изложения будем исходить из напряженности магнитного поля Если рассматриваемый преобразователь поместить в постоянное магнитное поле (для простоты изложения предположим, что составляющая вектора В этом случае можно считать, что в каждом сердечнике происходит приращение напряженности магнитного поля (
Так как магнитные потоки в сердечниках взаимно противоположны, то очевидно, что ЭДС в измерительной обмотке определится их разностью
где Так как
Как видно из последнего выражения, обязательным условием функционирования рассматриваемого преобразователя является нелинейный характер зависимости При синусоидальном поле возбуждения и отсутствии внешнего поля ЭДС в измерительной обмотке, индуцируемые вследствие изменения магнитных потоков отдельно в каждом сердечнике, будут содержать только нечетные гармоники, так как перемагничивание сердечников при этом происходит по симметричным циклам. За счет некоторой неидентичности сердечников и их обмоток имеет место неравенство магнитных потоков. В результате этого в измерительной обмотке возникнет выходная ЭДС, спектр которой будет содержать только нечетные гармоники. Они являются паразитными. Среди этих гармоник преобладающее значение имеет первая гармоника. При воздействии на преобразователь постоянным полем Из этой суммы преобладающее значение (при выполнении условия Ферромодуляционные преобразователи с продольным возбуждением обладают ориентационной чувствительностью:
где Из последнего выражения следует, что ЭДС двухстержневого феррозонда с продольным возбуждением пропорциональна скорости изменения относительной дифференциальной проницаемости сердечников. Если сердечники возбуждаются синусоидальным током, достаточным для их насыщения, то характер изменения
Ввиду несинусоидального характера выходной ЭДС чувствительность феррозонда может быть оценена по среднему значению выходной ЭДС, пиковому значению или по амплитуде одной из четных гармоник [2]. Учитывая, что функция
где Подставляя выражение (38) в (37), находим
Чувствительность феррозонда по любой из четных гармоник будет:
Рис. 26. Эпюры работы феррозонда с продольным возбуждением Заметим, что работа преобразователя во втором режиме − преобразователь является четно-гармоническим, что позволяет отфильтровать полезный сигнал от помех на частоте возбуждения и тем самым существенно уменьшить его порог чувствительности; − перемагничивание происходит по предельной петле гистерезиса, что улучшает стабильность нуля преобразователя; − обеспечиваются больший динамический диапазон и более высокая линейность функции преобразования.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|