Магнитометр: что это такое? Протонный, феррозондовый, квантовый и другие типы. Трехкомпонентный малогабаритный МТМ -01 и другие модели

Магнитные измерения

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Магнитоизмерительная техника особенно интенсивно развивается в последнее десятилетие. Это связано с широким использованием средств и методов магнитоизмерительной техники и магнитных материалов в различных областях науки, техники и производства, а также обусловлено появлением новых возможностей магнитоизмерительной техники, основанных на новейших дости­жениях в области физики и электроники.

Основные задачи, решаемые с помощью магнитоизмеритель­ной техники: измерение магнитных величин (магнитной индук­ции, магнитного потока, магнитного момента и т. д.); определение характеристик магнитных материалов; исследование электромаг­нитных механизмов; измерение магнитного поля Земли и других планет; изучение физико-химических свойств материалов; опре­деление дефектов в материалах и изделиях (магнитная дефекто­скопия) и т. д. Несмотря на разнообразие задач, решаемых с по­мощью магнитных измерений, обычно измеряется всего несколько основных магнитных величин: магнитный поток, магнитная индукция, напряженность магнитного поля, намагниченность, магнитный момент и др.

В настоящей главе рассмотрены принципы действия наиболее распространенных приборов для измерения магнитных величин (магнитоизмерительных приборов) и аппаратуры для определе­ния характеристик и параметров магнитных материалов.

Единицы магнитных величин воспроизводятся с помощью соответствующих эталонов. У нас в стране имеются первичные эталоны магнитной индукции, магнитного потока и магнитного

момента.

Для передачи размера единиц магнитных величин от первич­ных эталонов рабочим средствам измерений используют рабочие эталоны, образцовые меры магнитных величин и образцовые

средства измерений.

В качестве меры магнитной индукции (напряженности маг­нитного поля) используют катушки специальной конструкции по обмоткам которых протекает постоянный ток, и постоянные

магниты

Мера магнитного потока представляет собой катушку, состо­ящую из двух гальванически не связанных между собой обмоток и воспроизводящую магнитный поток, сцепляющийся с одной из обмоток, когда по другой обмотке протекает электрический ток.

В качестве образцовых средств измерений используют сред­ства измерений повышенной точности, например ядерно-резо­нансные тесламетры, тесламетры с преобразователем Холла (см. § 10-2).

Л1агннтоизмернтельный прибор, как правило, состоит из двух частей — измерительного преобразователя для преобразования магнитной величины в величину иного вида, более удобную для дальнейших операций, и измерительного устройства для измере­ния выходной величины измерительного преобразователя.

Измерительные преобразователи магнитных величин называ­ют магнитоизмернтельными и в соответствии с видом выходной величины делят на три основные группы: магнитоэлектрические, магнитомеханические и магнитооптические.

В каждой из этих групп имеются разновидности преобразова­телей, основанные на различных физических явлениях. Наиболее широко используют следующие явления: 1) электромагнитная индукция; 2) силовое взаимодействие измеряемого магнитного поля с полем постоянного магнита или контура с током; 3) галь­ваномагнитные язления; 4) изменение магнитных свойств мате­риалов в магнитном поле; 5) взаимодействие микрочастиц с маг­нитным полем; 6) сверхпроводимость.

Наименование магнитоизмерительного прибора обычно опре­деляется названием единицы физической величины, для измере­ния которой он предназначен, а иногда также наименованием используемого в нем магнитоизмерительного преобразователя.

Для определения параметров и характеристик магнитных материалов используют либо специальные установки, предназна­ченные для испытания различных магнитных материалов при определенных условиях, либо набор средств измерений и вспомо­гательных устройств.

МАГНИТОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ МАГНИТНОГО ПОТОКА

Измерительные катушки. При измерении магнитного потока обычно используют явление электромагнитной индукции. Магнитоизмерительный преобразователь, основанный на этом явлении, называют индукционным. Он представляет собой катушку, витки которой сцепляются с измеряемым магнитным потоком. При из­менении потока Ф в катушке с числом витков а/к возникает ЭДС е, определяемая соотношением

. (10-1)

Из этого выражения видно, что с помощью катушки магнитная величина поток Ф может быть преобразована в электрическую величину – ЭДС. Индукционный преобразователь с известной постоянной, определяемой как сумма площадей поперечных сечений всех витков обмотки, называют измерительной катушкой.

Измерительная катушка должна иметь такую форму и размеры и быть так расположенной, чтобы с ее витками сцеплялся лишь тот поток, который подлежит измерению. Плоскость ее должна быть расположена перпендикулярно вектору магнитной индукции или напряженности магнитного поля.

Если поле в пространстве, охватываемом катушкой, однород­но и ось катушки совпадает с направлением векторов магнитной индукции В и напряженности магнитного поля Н, то можно записать

, (10-2)

где — постоянная измерительной катушки; — магнитная постоянная ( ).

Из выражения (10-2) следует, что индукционный преобразо­ватель может быть использован также для измерения магнитной индукции и напряженности магнитного поля (см. § 15-5).

Если измерительная катушка предназначена для измерения магнитной индукции в изделии, изготовленном из испытуемого магнитного материала, то витки ее должны охватывать это изде­лие и плотно прилегать к его поверхности.

При измерении напряженности магнитного поля на поверхно­сти образца измерительная катушка должна быть плоской (с ма­лой высотой), плотно прилегать к поверхности образца и распо­лагаться так, чтобы ее ось совпадала с направлением вектора напряженности измеряемого магнитного поля.

Магнитоизмерительный преобразователь в виде измеритель­ной катушки может быть использован для измерения параметров как переменного, так и постоянного магнитных полей.

При измерении характеристик переменных магнитных полей в зависимости от способа и средств измерений индуцированной ЭДС могут быть измерены мгновенные или амплитудные значе­ния этих характеристик, либо амплитуды первых гармоник (см. § 15-5).

При измерении постоянного магнитного потока в воздухе осуществить изменение потокосцепления можно одним из следу­ющих способов: вынести измерительную катушку из поля, повернуть ее на 180°, вращать измерительную катушку в измеряемом поле с постоянной скоростью, качать измерительную катушку относительно ее среднего положения.

Измерительные приборы. Из выражения (10-1) видно, что для получения потокосцепления по индуцированной в измеритель­ной катушке ЭДС необходимо интегрировать ее во времени, т.е.

, (10-3)

где R — сопротивление цепи измерительной катушки; i — сила тока в цепи измерительной катушки.

Таким образом, измерительный прибор должен осуществлять интегрирование импульса ЭДС или импульса тока (10-2). Для этого при магнитных измерениях используют различные виды веберметров и баллистический гальванометр.

При использовании баллистического гальванометра (см. § 5-3) для измерения магнитного потока основными характе­ристиками прибора являются его постоянная по магнитному по­току Сф (см.§ 15-5) и период свободных колебаний Tо. В современ­ных стационарных гальванометрах эта постоянная находится в пределах Вб-м/мм, в переносных- Вб/дел, период свободных колебаний 15—30 с. Погреш­ность измерения магнитного потока при использовании измери­тельной катушки и баллистического гальванометра составляет ±(0,5-1,0)%.

Баллистический гальванометр обеспечивает высокую чув­ствительность и точность при измерении магнитных величин, но является прибором неградуированным, требующим определения постоянной Сф при каждом эксперименте (см. § 5-3 и 15-5).

Веберметром называют магнитоизмерительный прибор для измерения магнитного потока со шкалой, градуированной в еди­ницах магнитного потока — веберах. Применяют веберметры следующих видов: магнитоэлектрические, фотогальванометрические, электронные аналоговые и цифровые.

В магнитоэлектрическом веберметре используется магнито­электрический измерительный механизм без противодействующе­го момента, но с большим моментом магнитоиндукционного успо­коения.

Если к зажимам веберметра присоединить измерительную катушку а>к (рис. 10-1) и изменить магнитный поток, сцепляю­щийся с ее витками, то угол поворота Да подвижной части ве­берметра будет пропорционален изменению потока ДФХ.

Наиболее просто принцип действия веберметра можно по­яснить, используя общий закон изменения магнитного потока в замкнутом контуре: магнитный поток, сцепляющийся с замкнутым контуром, стремится остаться неизменным. Рассматривае­мая цепь (рис. Ю-1) состоит из измерительной катушки , потокосцепление которой , и катушки подвижной части веберметра с потокосцеплением . При изменении потока , сцепляющегося с витками измерительной катушки , должно произойти соответствующее изменение потока, сцепляю­щегося с витками подвижной катушки веберметра , что и осу­ществляется поворотом подвижной части веберметра на угол . При этом указатель веберметра переместится по шкале на делений.

Таким образом, получаем:

;

; (10-4)

,

где — число витков измерительной катушки; — измеря­емый магнитный поток; — число витков подвижной катушки веберметра; — площадь витка этой катушки; — магнитная индукция в воздушном зазоре измерительного механизма вебер­метра; — перемещение указателя веберметра; — длина ука­зателя; — постоянная веберметра.

Из соотношения (10-4) видно, что шкала веберметра может быть градуирована в единицах магнитного потока (при =1). Выражение (10-4) справедливо при условии, что сопротивление измерительной катушки не превосходит значения, указанного в паспорте прибора или на его шкале

Рис.10-1. Измерение магнитного потока веберметром

Рис. 10-2. Схема фотогальванометрического веберметра

в паспорте прибора или на его шкале (обычно 5-30 Ом). При нарушении этих условий погрешность прибора возрастает.

Ценным качеством веберметра в отличие от баллистического гальванометра является независимость его показаний от скорости изменения измеряемого потока. Его можно использовать для регистрации изменений магнитных потоков во времени.

Так как противодействующий момент прибора равен нулю, то его указатель может занимать произвольное положение. При определении магнитного потока берут разность отсчетов по шкале: . где — конечный, а — начальный отсчеты. Для установления указателя на нулевую либо другую, удоб­ную отметку шкалы в приборе используют электрический коррек­тор. Он представляет собой катушку, расположенную в поле постоянного магнита и включенную последовательно с подвиж­ной катушкой веберметра. При повороте с помощью рукоятки катушки корректора изменяется ее потокосцепление, что приво­дит к повороту подвижной части веберметра и дает возможность установить указатель прибора в нужное положение.

Итак, магнитоэлектрический веберметр — переносный при­бор, шкала его градуирована в единицах магнитного потока, он прост и удобен в работе, его показания в широких пределах не зависят от сопротивления цепи включения веберметра и времени изменения потокосцепления.

Относительно низкая чувствительность и малая точность — основные недостатки прибора.

В значительной мере лишены этих недостатков фотогальванометрические и электронные веберметры.

На рис. 10-2 приведена упрощенная схема фотогальванометрического веберметра. Как видно из схемы, фотогальванометрический веберметр представляет собой фотогальванометрический усилитель с отрицательной обратной связью по производной выходного тока, которая осуществляется с по­мощью RС-цепи. Работает прибор следующим образом. При изменении потока, сцепляющегося с витками измерительной ка­тушки ИК, на ее зажимах возникает ЭДС . Под дей­ствием ЭДС в цепи магнитоэлектрического гальванометра Г потечет ток, при этом подвижная часть гальванометра повер­нется, что вызовет изменение светового потока, падающего на фотоэлемент ФЭ, а следовательно и фототока. Фототок усилива­ется усилителем постоянного тока УПТ. Выходной ток I усилите­ля преобразуется с помощью дифференцирующего звена ДЗ в на­пряжение обратной связи , которое поступает в цепь измерительной катушки. Поворот подвижной части гальванометра и изменение фототока будут происходить до тех пор пока напряжение обратной связи 1/„.с не уравновесит ЭДС е, т.е .

В процессе измерения происходит интегрирование ЭДС е во времени, что приводит к установлению зависимости, при которой изменение силы тока в цепи миллиамперметра

где —число витков измерительной катушки; – измене­ние измеряемого потока; k — постоянная цепи обратной связи

Таким образом, по силе тока I можно судить о потоке . Шкалу миллиамперметра градуируют в единицах магнитного потока.

Фотогальванометрический веберметр обладает высокой чув­ствительностью, что позволяет измерять весьма малые магнитные потоки. Благодаря действию отрицательной обратной связи вход­ное сопротивление прибора увеличивается, что дает возможность использовать измерительные катушки с высоким сопротивлением (100 Ом и более).

В настоящее время находят применения также электронные аналоговые и цифровые веберметры. В аналоговом электронном веберметре интегрирующее звено выполняют в виде интегрирую­щего усилителя. В цифровом веберметре измерение магнитного потока осуществляется путем измерения времени разряда интег­рирующего конденсатора, который заряжается током измери­тельной катушки.

Значительное увеличение точности измерения магнитного по­тока (погрешность измерения ±0,05 %) может обеспечить циф­ровой веберметр, основанный на преобразовании выходного сиг­нала измерительной катушки в частоту импульсов.

Серийно выпускаемые веберметры имеют следующие верхние пределы измерений: магнитоэлектрические — от 500 до 10 000 мкВб, фотогальванометрические — от 2 до 500 мкВб, элек­тронные аналоговые — от 25 до 2500 мкВб, цифровые — от 10~2 До 10 мкВб. Основная приведенная погрешность цифрового ве­берметра ± 0,5 %, для остальных видов — ± (1,0; 1,5; 2,5; 4) %.

ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ И НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Тесламетры с преобразователем Холла. Тесламетр – магни-тоизмерительный прибор для измерения магнитной индукции. Шкала которого градуирована в единицах магнитной индукции теслах.

Магнитоизмерительным преобразователем в рассматриваемом приборе является гальваномагнитный преобразователь Хопа в котором под действием магнитного поля возникает ЭДС.

К гальваномагнитным относится также магниторезистивный преобразователь, в котором используется изменение его электрического сопротивления в магнитном поле.

Принцип действия тесламетра с преобразователем Холла поясняется рис. 10-3, где ПХ – преобразователь Холла; У – усилитель.

Преобразователь представляет собой пластину из полупро­водника по которой протекает ток I. При помещении пластины в магнитное поле, вектор магнитной индукции В которого перпен­дикулярен плоскости пластины, на боковых гранях ее возникает разность потенциалов — ЭДС Холла

,

где С — постоянная, зависящая от свойств материала и размеров пластины; I — сила тока; В — магнитная индукция.

После усиления ЭДС Холла измеряется компенсатором по­стоянного тока или милливольтметром mV, шкала которого мо­жет быть градуирована в единицах магнитного потока при усло­вии постоянства силы тока.

Тесламетры с преобразователем Холла просты в эксплуата­ции, позволяют измерять магнитную индукцию или напряжен­ность постоянных, переменных (в широком диапазоне частот) и импульсных магнитных полей. Преобразователи Холла имеют малые размеры, что позволяет проводить измерение индукции в малых зазорах.

Выпускаемые промышленностью тесламетры с преобразова­телем Холла имеют более сложные схемы. У серийных тесламет-ров с преобразователями Холла верхние пределы измерений от до 2 Тл, основная приведенная погрешность ±(1,5— 2,5) %.

Ферромодуляционные тесламетры. В них используются фер-ромодуляционные преобразователи (феррозонды), принцип ра­боты которых основан на особенностях изменения магнитного состояния ферромагнитного сердечника при одновременном воз­действии на него переменного и постоянного магнитных полей (либо двух переменных полей различных частот) и явления электромагнитной индукции.

Существует много разновидностей ферромодуляционных преобразователей. Наиболее распространенным видом является дифференциальный ферромодуляционный преобразователь.

На рис. 10-4 приведена схема ферромодуляционного тесла-метра, в котором имеет место уравновешивающее преобразование с компенсацией

Рис. 10-3. Схема тесламетра с преобразователем Холла

Рис.10-4. Схема ферромодуляционного тесламетра

(уравновешиванием) магнитной индукции (напряженности) измеряемого магнитного поля.

Дифференциальный ферромодуляционный преобразователь ФМП состоит из двух идентичных по размерам и свойствам пер-маллоевых сердечников С, одинаковых, включенных встречно, обмоток возбуждения ш, которые питаются переменным током от генератора Г.

Оба сердечника охватывает индикаторная обмотка . При отсутствии постоянного поля ЭДС на зажимах индикаторной обмотки равна нулю, так как потоки, создаваемые обмотками и, одинаковы и направлены встречно. Если на переменное поле (поле возбуждения) наложить постоянное поле (измеряемое) В_, вектор которого параллелен оси сердечника, то кривая пе­ременной составляющей индукции В~ станет несимметричной относительно оси времени, т. е. в составе этой кривой наряду с нечетными появятся четные гармоники, причем степень асим­метрии зависит от значения В_. Значение ЭДС четных гармоник, индуцированной в индикаторной обмотке, в частности ЭДС вто­рой гармоники, зависит от значения напряженности или магнит­ной индукции постоянного (измеряемого) магнитного поля.

Электродвижущая сила второй гармоники является линейной Функцией составляющей магнитной индукции (или напряженно­сти) постоянного магнитного поля, параллельной оси преобразо­вателя, т. е.

,

где и -_ коэффициенты преобразования, зависящие от пара­метров ферромодуляционного преобразователя, частоты и значения напряженности поля возбуждения; В_ – измеряемая маг­нитная индукция; Н_ — напряженность магнитного поля.

Выходной сигнал индикаторной обмотки (ЭДС четных гармоник) поступает на вход избирательного усилителя ИУ. усиливаю­щего вторую гармонику, затем на синхронный выпрямитель СВ, синхронизируемый генератором Г. Синхронный выпрямитель СВ преобразует ЭДС второй гармоники Е2 в пропорциональный ей, а следовательно, и измеряемой В_ (Н_), постоянный ток Iк который протекает через обмотку обратной связи , размещаемую на ферромодуляционном преобразователе и создающую ком­пенсирующее поле с индукцией Вк. Благодаря уравновешиваю­щему преобразованию устанавливается такая сила тока Iк, чтобы поле с индукцией Вк стало равным по значению и обратным по направлению измеряемому с индукцией В_, т. е. происходит автоматическая компенсация измеряемого поля (В_) компенса­ционным (Вк). Миллиамперметр, включенный в цепь обмотки обратной связи, градуируют в единицах измеряемой величины — теслах или амперах на метр.

Приборы с ферромодуляционными преобразователями обла­дают высокой чувствительностью, высокой точностью измерения, позволяют вести непрерывные измерения, что обусловило их широкое распространение (в частности, для измерения магнитно­го поля Земли).

Ферромодуляционные тесламетры используют для измерения магнитной индукции (или напряженности магнитного поля) в ма­лых постоянных и низкочастотных переменных магнитных полях.

Диапазон измерений такими приборами лежит в пределах от до 1,0 мТл; погрешность измерения от 1,0 до 5%.

В настоящее время находят все более широкое применение цифровые ферромодуляцнонные тесламетры, которые имеют по­вышенную точность и быстродействие.

Ядерно-резонансные тесламетры. В этих тесламетра.х исполь­зуется разновидность квантового магннтоизмерительного преоб­разователя. Квантовыми называют магнитоизмернтельные преоб­разователи, действие которых основано на взаимодействии мик­рочастиц (атомов, ядер атомов, электронов) с магнитным полем. Существует несколько разновидностей квантовых преобразо­вателей. Рассмотрим принцип действия одного из них — ядерно-резонансного преобразователя, позволяющего измерять магнит­ную индукцию с высокой точностью.

Ядерно-резонансный преобразователь действует следующим образом. Ядра атомов вещества, обладающие не только момен­том количества движения, но и магнитным моментом, при поме­щении во внешнее магнитное поле начинают прецессировать вокруг вектора магнитной индукции внешнего поля.

Частота прецессии f ядер атомов вещества связана с магнит­ной индукцией В внешнего поля соотношением , где -гиромагнитное отношение

(отношение «агнитно-о мо­мента ядра атома к моменту количества движения)

Следовательно, измерив частоту прецессии, можно опвеле ■шть значение магнитной индукции. Гиромагнитное отношение определено для ядер атомов некоторых веществ с высокой точностью. Измерение частоты может быть выполнено с пГ грешностью, не превышающей ±10-4%. Таким образом рас сматриваемый преобразователь может обеспечить измеоение магнитной индукции с высокой точностью.

Для измерения частоты прецессии используют различные методы. Один из них основан на явлении ядерного магнитного резонанса.

Упрощенная структурная схема прибора, в котором использо­вано явление ядерного магнитного резонанса, приведена на рис. Ю-5, где ЯРП — ядерно-резонансный преобразователь, со­стоящий из ампулы А с рабочим веществом (например, водный раствор FeCl2) и охватывающей ее катушки К; ГВЧ — генератор высокой частоты; ГНЧ — генератор низкой частоты; Км — моду­ляционная катушка; В — выпрямитель; ЭО — электронный ос­циллограф; Hz — частотомер.

Если на измеряемое постоянное поле В_ наложить под углом 90° переменное поле В^, частоту которого можно плавно изме­нять, то при совпадении частоты прецессии с частотой переменно­го поля будет наблюдаться явление ядерного магнитного резо­нанса — амплитуда прецессии возрастет и достигнет максималь­ного значения. Увеличение амплитуды прецессии сопровождает­ся поглощением ядрами вещества части энергии высокочастотно­го поля, что приводит к изменению добротности катушки, а следовательно, и к изменению напряжения на ее концах (ка­тушка К является элементом колебательного контура генератора ГВЧ). Для того чтобы иметь возможность наблюдать это измене­ние на экране осциллографа, необходимо создать условия для его периодического повторения, что достигается путем модуляции измеряемой магнитной индукции с помощью катушки Л’«, питае­мой током низкой частоты от гене­ратора ГНЧ. Момент резонанса (равенство частот прецессии и на­пряжения генератора ГВЧ) может быть зафиксировано с помощью электронного осциллографа, на

Рис. 10-5. Схема ядерно-резонансного тесламетра

вертикальный вход которого подают после выпрямления напря­жение с катушки Л’, на горизонтальный — напряжение модуля­ции (напряжение ГНЧ). Резонансная кривая наблюдается На экране осциллографа два раза за период модуляции. Частота прецессии определяется путем измерения частоты генератора ГВЧ в момент резонанса.

Ядерно-резонансные тесламетры имеют диапазон измерений

Тл; основная приведенная погрешность для различных

приборов находится в пределах ±(0,001—0,1) %.

Ядерно-резонансные тесламетры в сочетании со специальны­ми преобразователями силы тока в напряженность магнитного поля применяют для измерения больших токов с высокой точностью.

В последние годы для создания магнитоизмерительных при­боров используют явление сверхпроводимости, которое в сочета­нии с эффектами Мейснера, Джозефсона и др. позволяет созда­вать приборы уникальной чувствительности, высокой точности и быстродействия.

Рассмотрим принцип действия одного из таких приборов. Магнитоизмерительный преобразователь представляет собой сплошной цилиндр из сверхпроводящего материала, на который намотана обмотка. На цилиндре, помещенном в измеряемое маг­нитное поле, имеется нагреватель, который обеспечивает перио­дический, с частотой 1 МГц, нагрев и охлаждение его до темпера­туры больше или меньше критической для данного сверхпроводя­щего материала. Это приводит к периодическому выталкиванию измеряемого магнитного потока (эффект Мейснера) из объема цилиндра, а следовательно, и изменению потокосцепления его с обмоткой. В результате в обмотке возникает ЭДС, пропорцио­нальная частоте тока нагревателя, числу витков катушки, сече­нию цилиндра и напряженности измеряемого магнитного поля (измеряется составляющая поля, совпадающая с направлением оси цилиндра).

Прибор состоит из преобразователя, криостата и электронно­го измерительного устройства, служащего для выделения и изме­рения ЭДС.

С помощью сверхпроводниковых тесламетров были измерены параметры магнитного поля биотоков сердца и мозга человека ( А/м).

Характеристики серийно выпускаемых тесламетров приведе­ны в табл. 15-9.

Основные направления развития магнитоизмерительных при­боров: повышение точности, чувствительности и расширение функциональных возможностей путем применения новых ческих явлений, новых материалов и технологий изготов магнитоизмерительных преобразователей, а также путем иг зования средств вычислительной техники и т. п.

22-3. АППАРАТУРА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК и ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Магнитные материалы широко используют в настоящее вре мя в различных областях науки и техники, растет промьшпенный выпуск магнитных материалов с различными свойствами, возра­стает роль исследований и контроля качества магнитных матери­алов и изделий из них в производственных и лабораторных усло­виях. В связи с этим к аппаратуре для определения характери­стик и параметров магнитных материалов предъявляют требова­ния высокой производительности, автоматизации процессов измерения и обработки измерительной информации, высокой точ­ности и надежности, широкого диапазона измерений, возможно­сти работы на повышенных частотах и т. д.

Аппаратура для определения характеристик и параметров магнитных материалов состоит из намагничивающих и регулиро­вочных устройств, средств измерений, регистрации и обработки измерительной информации и различных вспомогательных устройств.

Приборостроительной промышленностью серийно выпуска­ются установки для определения характеристик и параметров магнитных материалов. Кроме того, многие научно-исследова­тельские и промышленные организации изготавливают установки для испытаний и исследований магнитных материалов со специ­альными свойствами.

В установках для определения статических характеристик магнитных материалов измерение магнитной индукции осуще­ствляется, как правило, индукционно-импульсным способом, на­пряженность поля определяется косвенно, по силе тока в намаг­ничивающей катушке и ее параметрам или с помощью магнито­измерительных приборов.

В установках для определения динамических характеристик применяют обычно индукционный магнитоизмерительный преоб­разователь и различные способы измерения его выходного сигна­ла (см. § 15-5). На повышенных частотах используют параметри­ческий (мостовой) метод (см. § 15-5).

Для определения статических характеристик магнитомягких материалов по методике, регламентируемой государственным стандартом, серийно выпускается установка У5045, имеющая пределы измерений для магнитной индукции — 10 и 100 мТл.

1 и 10 Тл для намагничивающего тока — от 1 мА до 15 А. По­грешность измерения магнитной индукции и напряженности маг­нитного поля не превышает ±3 %. Схема установки и методика определения характеристик и параметров магнитных материалов рассмотрена в § 15-5.

Для определения статических характеристик магннтотверды.ч материалов серийно выпускается установка У5056, обеспечиваю­щая измерение магнитной индукции и напряженности магнитного поля в любой точке размагничивающей кривой (второй квадрант кривой’ магнитного гистерезиса) при импульсном намагничива­нии н регистрацию результатов измерения. Для измерения маг-веткой индукции и напряженности магнитного патя в установке используются цифровые приборы, а регистрация измерительной информации осуществляется цнфропечатающнм устройством. Погрешность измерения магнитной индукции и напряженности магнитного поля не превышает ±4 %■

Для определения динамических характеристик и параметров нагнитомягких материалов в диапазоне частот от 25 Гц до 10 кГц серийно выпускается установка Ф5063 с цифровым отсчетом, с помощью которой можно измерить мгновенные и амплитудные значения магнитной индукции и напряженности магнитного патя, остаточную индукцию и коэрцитивную силу, а также среднее значение напряжений и мгновенные значения силы тока. Верхние пределы измерений средних значений напряжения (по каждому из двух каналов) — 10 и 100 мВ; 1 и 10 В. Погрешность измере­ния магнитной индукции и напряженности поля 0,5—1,0%.