Прибор для определения намагниченности счетчика

Магнитоэлектрический измерительный прибор

Главная страница » Магнитоэлектрический измерительный прибор

Устройство магнитоэлектрический измерительный прибор на постоянном магните (PMMC — Permanent Magnet Moving Coil) в области электрики известен также как измеритель Д’Арсонваля и гальванометр. Электрический прибор представляет устройство, механизмом которого вычисляется изменение тока индуктивности. Угловое физическое отклонение контура индуктивности в условиях однородного магнитного поля позволяет визуально отмечать изменения.

Магнитометр. Виды и работа. Применение и особенности

Магнитометр – это прибор, который применяется для разведки магнитного поля Земли или поиска скрытых предметов. По принципу действия прибор немного напоминает металлоискатель, который реагирует на металлические поверхности, за тем исключением, что он чувствителен к естественному магнитному полю Земли, а также крупным неметаллическим предметам, имеющим собственное остаточное поле. Устройство нашло свое применение в различных отраслях промышленности и науки, поскольку позволяет фиксировать природные аномалии, а также ускоряет поиски объектов.

Зачем используется магнитометр

Магнитометры реагируют на магнитное поле и выражают показатели его силы в различных физических единицах измерения. В связи с этим существует много типов данных приборов, каждый из которых адаптирован под определенную поисковую цель.

Модификации этих устройств применяются в десятках отраслях науки и промышленности:

• Геология.
• Археология.
• Навигация.
• Сейсмология.
• Военная разведка.
• Геохронология.

В геологии с помощью магнитометра осуществляется поиск полезных ископаемых без необходимости проводить пробное бурение для взятия образцов. Прибор позволяет зафиксировать богатую ископаемыми жилу и принять решение о целесообразности начала добычи в данном районе. Также с помощью данного оборудования можно определить, где находятся подземные источники питьевой воды, как они располагаются и их объем. Благодаря этому можно заблаговременно решить, где осуществить строительство колодца или скважины, чтобы добраться к воде без необходимости максимального углубления.

Магнитометры используются в археологии при раскопках. Они позволяют реагировать на скрытые глубоко под землей фундаменты зданий, статуи и прочие объекты, которые имеют остаточную намагниченность. В первую очередь это обожженный кирпич или камень. Устройство реагирует на скрытые глубоко под землей старинные очаги и печи. С его помощью можно искать объекты во льду или снегу.

Магнитометр также используется в навигации. С его помощью осуществляется определение магнитного поля Земли, в результате чего можно получить данные о направлении движения в случае дезориентации. Такие приборы используют в авиации и морском транспорте. Магнитометры являются обязательным оборудованием на космических станциях и шаттлах.

В сейсмологии магнитометры, которые реагируют на магнитное поле Земли, позволяют предсказывать землетрясение, поскольку при изменении характеристик тектонических плит происходит нарушение привычных показателей поля. Таким способом можно определить свежие подземные трещины, сквозь которые может начаться извержение.

В военной разведке данное оборудование позволяет искать военные объекты, скрытые от обычных радаров. С помощью магнитометра можно выявить лежащую на морском или океанском дне подводную лодку.

В геохронологии по силе остаточной намагниченности можно определить возраст горных пород. Существуют и более точные методы, но с помощью магнитометра это можно сделать за считанные секунды, без необходимости осуществления дорогостоящего анализа.

Разновидности магнитометров по принципу действия

По принципу действия магнитометры разделяют на 3 вида:

1. Магнитостатические.
2. Индукционные.
3. Квантовые.

Каждая разновидность реагирует на стороннее магнитное поле, используя определенный физический принцип. На базе этих трех разновидностей созданы различные узкоспециализированные виды магнитометров, которые являются более точными для измерений в определенных условиях.

Магнитостатические

Несмотря на внешнюю сложность данного прибора, он работает по вполне понятному физическому принципу. Внутри магнитометра находится небольшой постоянный магнит, реагирующий на магнитное поле, с которым контактирует. Магнит находится в подвешенном состоянии на упругой подвеске, позволяющей ему прокручиваться. Она практически не обладает своей жесткостью, поэтому не удерживает его и позволяет прокручиваться без сопротивления. Когда постоянный магнит реагирует с чужеродным полем направление которого или сила не совпадают с его собственным, происходит реакция притяжение или отторжения. В результате подвешенный постоянный магнит начинает проворачиваться, что фиксирует чувствительный датчик. Таким образом осуществляется измерение силы и направления стороннего магнитного поля.

Чувствительность магнитостатического прибора зависит от эталонного магнита, который в него установлен. Также на точность измерения влияет упругость подвески.

Индукционные

Индукционные магнитометры имеют внутри катушку с проволочной обмоткой из токопроводящего материала. Она находится под напряжением от аккумуляторного источника питания. Катушка создает собственное магнитное поле, которое начинает контактировать со сторонними полями, проходящими через ее контур. Чувствительные датчики реагируют на изменения, которые отображаются на катушке в результате такого взаимодействия. Они могут реагировать на вращение или колебания. У более сложных устройств датчики реагируют на изменение магнитной проницаемости сердечника катушки. Независимо от того каким образом фиксируется изменение, прибор отображает показатели внешних магнитных полей и позволяет определять местонахождение объектов, их размер и отдаленность.

Квантовые

Квантовый магнитометр реагирует на магнитный момент электронов, которые двигаются под действием внешних магнитных полей. Это дорогостоящее оборудование, которое применяется для лабораторных исследований, а также сложных поисков. Устройство фиксирует магнитный момент микрочастиц и напряженность измеряемого поля. Данное оборудование позволяет измерить напряженность слабых полей, в том числе тех которые находятся в космическом пространстве. Именно это оборудование применяется в георазведке для поиска глубоких залежей полезных ископаемых.

Отличие между приборами

Магнитометр представляет собой высокотехническое оборудование, которое может отличаться от других подобных приборов не только по физическому принципу реакции на изменение магнитного поля или чувствительности, но и по прочим характеристикам.

Устройства могут отличаться друг от друга по следующим критериям:

• Наличию дисплея.
• Количеству датчиков.
• Наличию звукового индикатора.
• Погрешности измерения.
• Способу индикации.
• Продолжительности непрерывной работы.
• Габаритам и весу.

Что касается количества чувствительных датчиков, то чем их больше, тем более точным будет оборудование. Магнитометр может отображать свои измерения в числовом или графическом выражении. Сказать что лучше сложно, поскольку все зависит от особенностей условий, в которых проводится измерение. В определенных случаях нужно просто получить отображение показателей магнитного поля в цифрах, в то время как иногда больше нужно визуальное определение вектора его завихрений. Оптимальным вариантом являются комбинированные устройства, которые позволяют визуализировать показатели в цифровом и графическом отображении.

Измерение напряженности магнитного поля методом Гаусса

Данный метод применяется для измерения магнитного поля Земли.

Постоянные магниты — это магнетики, вектор намагниченности J → которых остается неизменным (или меняется незначительно) при внесении магнетика во внешнее магнитное поле.

На этом определении и базируется суть метода. Для измерения напряженности магнитного поля методом Гаусса берется постоянный магнит в форме стержня, намагниченный параллельно оси. Если поместить такой магнит в постоянное магнитное поле с индукцией B → , на него будет действовать вращающий магнитный момент M → .

Здесь P m → — магнитный момент стержня. Под действием момента M → стержень, вращаясь вокруг своего центра масс, придет в состояние равновесия и установится вдоль вектора поля B → . При небольших отклонениях от положения равновесия возникают колебания с периодом T = 2 π θ P m → B → , где θ — момент инерции стержня.

Магнит-стержень закрепляется перпендикулярно магнитному полю B → , а на расстоянии r от его центра помещается маленькая магнитная стрелка. Стержень можно считать магнитным диполем, а для магнитного поля стержня в месте нахождения стрелки можно записать:

Под воздействием полей B → и B → 1 стрелка установится под углом α к постоянному магнитному полю:

t g α = B 1 B = 2 P m B r 3 .

Измеряя период T и вычисляя угол α , находят магнитный момент стержня и значение индукции магнитного поля.

Телефоны

Изо всех бытовых источников ЭМИ самыми опасными являются телефоны. Они в постоянном режиме поддерживают радиоконтакт со станцией сотовой связи. При перемещении человека с мобильником устройство переключается с одной станции на другую. В состоянии бездействия (отсутствия звонка), аппарат находится в режиме ожидания и с одинаковой периодичностью излучает волны.

Телефон в непосредственной близости от тела ― опасное соседство. Мобильник является мощным источником ЭМИ радиочастотного диапазона. Во время разговора они частично поглощаются тканями головы, поэтому человек при длительном разговоре чувствует нагрев в области ушной раковины и виска.

Низкочастотное излучение в большей степени опасно для детей. Череп и ткани головы ребенка не способны отразить воздействие электромагнитных волн, и те почти полностью проникают в них. ЭМИ оказывает сильное влияние на мозговые ритмы, что не может не сказаться на состоянии здоровья.

Потенциально опасны и технологии беспроводного доступа в интернет. Оборудование для Wi-Fi в непрерывном режиме генерирует пульсирующее ЭМИ. Поэтому специалисты ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения) не рекомендуют использование Wi-Fi в дошкольных учреждениях и учебных заведениях.

Обучение и аттестация специалистов магнитопорошкового контроля

Программы подготовки включают в себя теоретические и практические занятия по металловедению, видам и способам намагничивания, технологическим процедурам МПД, изучению материалов и средств проведения дефектоскопии. Для дефектоскопии на объектах, подведомственных Ростехнадзору, требуется аттестация персонала на I, II и III уровня в соответствии с СДАНК-02-2021 или СНК ОПО РОНКТД-02-2021 (в зависимости от того, в какой Системе НК нужно подтвердить компетенцию, чтобы зайти на объект заказчика).

Достоинства и недостатки

Как и все контрольно-измерительные приборы датчики расхода имеют свой рад положительных и отрицательных свойств.

Достоинства электромагнитных расходомеров

1. М инимальные гидравлические потери
2. Простота эксплуатации
3. Работа с агрессивными материалами
4. Отсутствие подвижных механических частей
5. Широкий диапазон рабочих сечений
6. Высокая точность
7. Быстродействие

Отсутствие гидравлического сопротивление обусловлено тем, что преобразователь не имеет частей внутри сечения трубы, все детали устанавливаются заподлицо со стенками трубопровода. Благодаря этому частицы из потока вещества не оседают на стенках.

Благодаря работе, основанной на электромагнитной индукции, на устройстве могут применятся новейшие изоляционные покрытия, что позволяет датчику работать с наиболее опасными и абразивными средами.

Преобразователь индукционного расходомера, а также сам трубопровод можно очищать без его демонтажа.

Использование электромагнитного поля в работе, позволяет отказаться от лишних механических деталей, что существенно увеличивает срок эксплуатации устройства.

Датчик может работать в широком диапазоне сечений. Начиная от самых малых расходов (3*10 -9 м 3 /с) и вплоть до 3 м 3 /c. Одно и то же устройство может работать с размерами сечений, которые отличаются в 1000 раз.

Стоит отметить что благодаря индукционному принципу, работа по измерению не зависит от физических и химических характеристик вещества. Сюда можно отнести плотность, вязкость, температуру и ряд других факторов.

Недостатки электромагнитных расходомеров

1. В лияние частиц на результаты
2. Влияние турбулентности потока
3. Взаимодействие с магнитными частицами
4. Влияние шумов
5. Необходимость электрической изоляции
6. Взаимодействие с другими электромагнитными полями
7. Требование к электропроводимости вещества

На точность измерений могут повлиять возникновение пузырьков в потоке. Турбулентность потока в сечении убирается монтажом расходомера на протяженных прямых участках. Для точности измерения следует избегать неравномерной скорости в трубопроводе.

Если в потоке будут присутствовать частицы с сильной намагниченностью (например, металлический мусор) то он может забивать сечение. В большинстве современных систем используется пульсирующие измерение, которое позволяет избежать этой проблемы.

Для обеспечение наиболее точного измерения внутри системы стоит обеспечить изоляцию трубопровода от влияния электромагнитных полей, шумов, а также паразитных токов. Такие проблемы решаются правильным подбором материалов футеровки, трубы и электродов.

Для того чтобы работа по замерам выполнялась корректно устройство нужно использовать с веществами, которые обладают минимальным порогом электропроводимости от 10 -3 См /м (1см (сименс) = 1Ом -1 )

Вывод: электромагнитные датчики позволяют в полной мере использовать магнитную индукцию для выполнения замеров расхода. Они могут работать с наиболее разнообразными средами, однако стоит заботиться об их должной изоляции.

На сайте eltaltd.com.ua вы можете найти наиболее популярные индукционные расходомеры Siemens SITRANS FM и Endress+Hauser Promag .

Подписывайтесь на наши обновления: