Məmmədov N. R.,Aslanov Z. Y.,Seydəliyev İ. M.,Hacızalov M. N.,Dadaşova K. S
Yüklə 7,93 Mb. Pdf görüntüsü
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- Qalvanomaqnit hadis əl ərin ə
- Kvant teslametrl əri
|
10.3 Maqnit induksiyasının ölçülməsi üsulları və vasitələri
teslametrləri ilə zəif sabit sahələrin və ya aşağı tezlikli dəyişkən maqnit sahələrinin maqnit induksiyası (və ya maqnit sahəsinin gərginliyi) ölçülür. Bu cihazlar yüksək həssaslığa malik olub kifayət qədər dəqiq ölçmə nəticəsi 355
verir. Fasiləsiz ölçmə aparmağa imkan verdikləri üçün (məsələn, yerin maqnit sahəsinin ölçülməsi) həmin cihazlar çox geniş yayılmışdır.
Ferromodulyasiya teslametrlərində iş prinsipi eyni anda həm sabit, həm də dəyişkən maqnit sahəsi ilə (və ya müxtəlif tezlikli iki dəyişkən maqnit sahəsi ilə) təsir edildiyindən makaranın ferromaqnit oxunun maqnit vəziyyətinin dəyişməsinə və elektromaqnit induksiyası hadisəsinə əsaslanan ferromodulyasiya çeviricilərindən (ferrozondlardan) istifadə edilir.
Ferromodulyasiya çeviricilərinin müxtəlif növləri mövcuddur. Bunlardan ən geniş yayılanı diferensial ferromodulyasiya çeviriciləridir. Şəkil 10.4 – də ölçülən maqnit sahəsinin maqnit induksiyası (sahənin intensivliyi) kompensasiya edilməklə tarazlı bir şəkildə çevirmə aparan ferromodulyasiya teslametrinin sxemi verilmişdir.
SÇ SD Q
Sək.10.4. Ölçülən maqnit sahəsinin maqnit induksiyası (sahənin intensivliyi) kompensasiya edilməklə tarazlı bir şəkildə çevirmə aparan ferromodulyasiya teslametrinin sxemi
olaraq qoşulmuş eyni həndəsi ölçülü və xassəli iki permalloy mildən (S), Q generatorundan qidalanan w həyəcanlanma sarğılarından ibarətdir. Hər iki oxa w
356
indikator sarğıları dolanmışdır. Sabit sahənin mövcud olmadığı hallarda indikator sarğılarının sıxaclarındakı e.h.q sıfıra bərabər olur, çünki w həyəcanlanma sarğılarının yaratdığı axınlar eynidir və bir – birinə doğru istiqamətlənmişdir. Əgər dəyişkən sahənin (həyəcanlanma sahəsinin) üstündən vektoru milin oxuna paralel olmaqla ölçüləsi sabit sahə (B ü ) yerləşdirilsə, B induksiyasının dəyişən tərkib hissəsinin əyrisi zaman oxuna nisbətən qeyri – simmetrik olur, yəni həmin əyrinin tərkibində tək harmonikalarla yanaşı, cüt harmonikalar da meydana gəlir və bu zaman qeyri – simmetrikliyin dərəcəsi B ü kəmiyyətinin qiymətindən asılı olur. Cüt harmonikaların indikator sarğısında yaratdığı e.h.q – nin, xüsusilə də ikinci harmonikanın e.h.q – sinin qiyməti ölçülən sabit maqnit sahəsinin intensivliyindən və ya maqnit induksiyasından asılıdır.
İ
maqnit sahəsinin maqnit induksiyasının (və ya
intensivliyin) çeviricinin oxuna paralel olan tərkib hissəsinin xətti funksiyasıdır, yəni: E 2 ≈ kB ü = k 1 H ü (burada k və k 1 -
çeviricisinin parametrlərindən, həyəcanlanma sahəsinin tezliyindən və intensivliyindən asılı olan çevirmə əmsalları B ü - ölçülən maqnit induksiyası, H ü - isə maqnit sahəsinin intensivliyidir).
İ ndikator sarğısının çıxışdakı siqnalı
(cüt harmonikaların e.h.q. – si) ikinci harmonikanı gücləndirən sellektiv çeviricinin (SÇ) girişinə, daha sonra isə Q generatoru tərəfindən sinxronlaşdırılan sinxron düzləndiriciyə (SD) daxil olur. Sinxron düzləndirici ikinci harmonikanın e.h.q – sini (E 2 ) elə onun özü ilə, yəni, ölçülən B ü maqnit induksiyası (və ya H ü ) ilə düz mütənasib olan I k sabit cərəyanına çevirir. Həmin I k sabit cərəyanı ferromodulyasiya çeviricisinə yerləşdirilən və
B k
induksiyalı kompensasiya sahəsi yaradan əks əlaqə sarğısından (w k ) keçir. Belə tarazlaşdırıcı çevirmə 357
nəticəsində elə I k cərəyan şiddəti yaradılır ki, kompensasiya sahəsinin B
induksiyasinın qiyməti ölçülən sahənin B ü
induksiyasının qiymətinə bərabər, istiqaməti isə B ü
induksiyasının istiqamətinin əksinə olur, yəni, ölçülən sahənin (B ü ) kompensasiya sahəsi ilə (B k ) avtomatik kompensasiyası baş verir. Əks əlaqə sarğısına qoşulan milliampermetr ölçülən kəmiyyətin vahidləri ilə (tesla və ya amper / metr) bölmələndirilir.
Bu cihazlarla 10 -6 .... 1.0 millitesla diapazonunda ölçü aparıla bilir; ölçmə xətası 1.0 .... 5% təşkil edir. Son dövrlərdə daha dəqiq ölçmə nəticəsi verən və tez ölçən rəqəmsal ferromodulyasiya teslametrlərindən daha çox istifadə edilməkdədir.
ə
teslametrlər. Sabit, dəyişkən və impulslu sahələrin ölçülməsində ən çox bu teslametrlərdən istifadə edilir. Bu cihazların ölmə diapazonu çox geniş olub (10 -5
.... 10 2 tesla), işlədikləri tezlik diapazonu 0 .... 30 kHz təşkil edir. İ nduksiyanın ölçülməsində xəta 0.2 .... 2.5% təşkil edir. Holl vericilərinə qoyulan maqnitölçənlər çox müxtəlif sxemlər üzrə hazırlanır. Analoq və rəqəmsal qurğuların əsaslandığı prinsiplərə əsasən konfiqurasiya edilə bilən bu cihazlar orta güclükdəki sahələrin ölçülməsində yüksək dəqiqliyi təmin edir. Zəif sahələrin ölçülməsində lazımi dəqiqliyi əldə etmək üçün isə xüsusi xəta islahetmə metodlarından istifadə edilir.
İ
diapazonuna daxil olan güclü maqnit sahələri ölçülür, çünki maqnitorezistorun çevirmə funksiyası məhz həmin diapazonda xətti xarakter alır.
Üçüncü qrupa daxil olam maqnitölçənlərlə kifayət qədər geniş tezlik diapazonunda (10 10
hersə qədər) zəif dəyişkən maqnit sahələri (təxminən 10 -5 Tl) ölçülür. Teslametrlərin arasında ən geniş yayılanı tərkibinə Holl çeviricisi daxil olanlardır. Həmin cihazda maqnitölçən çevirici rolunu maqnit sahəsinin təsiri ilə e.h.q yaranan Holl 358
çeviricisi oynayır. Şəkil 10.5-də ən sadə elektron teslametrinin quruluş sxemi verilmişdir.
Holl çeviricisinin e.h.q. – si gücləndirildikdən sonra (E x = S B B) millivoltmetrlə ölçülür. Cərəyan şiddəti sabit olarsa, millivoltmetrin şkalası maqnit induksiyası vahidi ilə bölmələndirilə bilər.
Şə k. 10.5 Tərkibində Holl çeviricisi olan elektron teslametrin sxemi: HÇ - Holl çeviricisi; G – gücləndirici RM SÇ XV
Şə k. 10.6 İnduksiya ölçən rəqəmsal cihazların sadələşdirilmiş sxemi
Tərkibində Holl çeviricisi olan teslametrlərin istifadəsi asandır. Onlar çox geniş diapazonda sabit, dəyişkən və impulslu maqnit sahələrinin induksiyasını ölçməyə imkan verir. \
Hazırda əsasən rəqəmsal teslametrlər istehsal edilir. Şə kil 10.6-da Holl vericisinin çıxış siqnalının birbaşa çevrilməsinə əsaslanan rəqəmsal induksiya ölçən cihazın sxemi verilmişdir. Dəyişən I cərəyanı Holl vericisinin E x çıxış siqnalı selektiv SÇ gücləndiricisi vasitəsi ilə gücləndirildikdən sonra rəqəmsal RM millivoltampermetri
359
ilə ölçülür. Holl vericisi və sxemin digər elementləri zaman ə rzində və temperatur dəyişdikdə stabilliyini itirdiyi üçün bu sxem elə də dəqiq ölçü nəticələri əldə etməyə imkan vermir.
Ölçünün dəqiqliyini artırmaq üçün müxtəlif üsullardan istifadə edilir. Bunlara misal olaraq Holl vericisindən çıxan siqnalın tarazlaşdırılmış qaydada çevrilməsini göstərmək olar. Həmin metod Holl vericisindən gələn gərginliyin (çıxış siqnalının) rəqəmsal analoq çeviricisinin yüksək stabilliyə malik gərginliyi ilə müqayisəsinə əsaslanır. Ölçmə vaxtını azaltmaq üçün rəqəmsal cihazlarda tətbiq olunan digər metodlardan da istifadə edilir (məsələn, impuls çevirməsi).
Maqnit induksiyasını ölçən, tərkibində Holl çeviricisi olan rəqəmsal ölçü cihazlarının xətalarının avtomatik islah edilməsi metodları arasında ən perspektivlisi analoq qurğuların (məsələn, sürətli ölçmələrdə Holl vericisi və gücləndiricilər) həssaslığındakı dəyişiklikləri avtomatik islah edən sınaq siqnallarından istifadə olunmasıdır. Bu zaman Holl çeviricisinə ölçülən B x maqnit sahəsindən başqa, kommutasiya edilən əlavə sabit B ə
maqnit sahəsi ilə təsir edilir. Həmin əlavə sahə rəqəmsal cihazın avtomatik olaraq kalibrlənməsini təmin edir.
B x
induksiyasının müəyyənləşdirilməsi üçün istifadə olunan rəqəmsal cihazın sadələşdirilmiş sxemi Şək. 10.7-də verilmişdir. e.h.q.k.c. ROC XV İ
BQ SÇ S50M RSİ
Şə k. 10.7. Xətanı avtomatik islah edən rəqəmsal teslametrin sadələşdirilmiş sxemi. 360
Ölçülən sahəyə (B x ) yerləşdirilən Holl vericisinə (XV) cərəyan mənbəyindən (SC) sabit cərəyan verilir. İ darəetmə bloku (İB) t 1 anında L induktivlik makarasını istiqaməti ölçülən B
sahəsinin istiqaməti ilə eyni olan əlavə B ə
maqnit sahəsi yaratmaq üçün stabil sabit cərəyan mənbəyinə (SSCM) qoşur. Holl vericisinin elektrodlarında E x = S B ( B x +B ə
elektrik hərəkət qüvvəsi yaranır. Həmin e.h.q gərginlik – kod çeviricisi (E.H.Q.GKÇ) vasitəsi ilə rəqəmsal siqnala çevrilir. E
qüvvəsinə mütənasib sayda olan, RSİ reversiv sayğacı ilə sayılan impulsların sayı N
B (1 + γ s ) ( B x +B ə
təşkil edir (burada γ
sxemin
induksiyaya qarşı həssaslıq dərəcəsi ilə əlaqədar yaranan multiplikativ xətanı göstərir, γ s = ∆S B / S B ). S B həssaslığı vericiyə verilən cərəyanın qiymətlərindən, ətraf mühit temperaturundan, induksiyadan asılıdır.
t
anında idarəetmə bloku stabil sabit cərəyan mənbəyini (SSCM) söndürür və B ə əlavə maqnit sahəsinin B ə
kəmiyyəti sıfıra bərabər olur. Eyni anda RSİ reversiv sayğacı oxuma rejiminə keçir. Bu zaman RSİ sayğacının girişinə daxil olan impulsların sayı N
S B (1 + γ s ) B x təşkil edir. İmpulsların bu şəkildə müəyyən olunan sayı rəqəmsal statik kod kimi gərginlik – kod çeviricisi (E.H.Q.GMK) tərəfindən qeydə alınır.
Beləliklə, (t 2 – t
1 ) müddəti ərzində RSİ sayğacının registrində impulsların qeyd edilən miqdarı: N
Ə
BQ bölmə qurğusunun girişinə daxil olan N
və N 3 kodları elə olmalıdır ki, N 2 bölünən, N 3 kodu isə bölən ədəd olsun. Bölmənin nəticəsi BQ bölmə qurğusunun çıxış registrində rəqəmsal kod şəklində (N 2 / N 3 = B x / B ə )
qeydə alınır.
Bu ifadədən məlum olduğu kimi, N 2 / N 3 nisbəti
kalibrləmədən sonra γ s həssaslıq dərəcəsindən asılı olmur. Rəqəmsal oxuyucu cihazda B
kəmiyyətinin ölçülən qiymətini əldə etmək üçün B ə
ölçülən kəmiyyətin vahid qiyməti kimi qəbul edilir və belə olan halda N
361
nisbətinə uyğun qeyd edilmiş kod ölçülən kəmiyyətin qiymətinə bərabər olur.
teslametrləri. Kvant
teslametrləri induksiyanın ölçülməsində son dərəcə dəqiq nəticə vermələri (ölçmə xətası 0.005% - dən azdır) və ətalət dəyərinin demək olar ki, sıfıra yaxın olması (cihazın ölçməyə sərf etdiyi vaxt 0.1 .... 0.001 san) ilə fərqlənir. Bu cihazlar sabit və dəyişən maqnit sahələrinin induksiyasının 0.01 ..... 10 Tl diapazonuna daxil olan qiymətlərini ölçə bilir. Sabit sahələrdə bu diapazon zəif induksiyaları da (10 -6 )
hatə edəcək qədər genişlənir. Zəif maqnit sahələrini (məsələn yerin maqnit sahəsi) ölçmək üçün atomların lazer ş üası ilə həyəcanlandırılmasına və ya nüvənin sərbəst presessiyasına əsaslanan cihazlardan istifadə olunur. Dəyişkən maqnit sahələri çox vaxt elektron və ya nüvə rezonansı hadisəsinə əsaslanan maqnitölçənlərlə ölçülür. Müasir maqnitölçənlər, onların ölçən hissəsinə xüsusi naqillə birləşdirilən fərdi vericilərlə təchiz edilir. Onların tərkibinə analoq və ya (əksər hallarda) rəqəmsal hesablama - oxuma qurğuları, eləcə də əldə edilən məlumatların EHM vasitəsi ilə emalı üçün xüsusi modulları olur.
Məcburi nüvə presessiyası hadisəsinə əsaslanan maqnitölçənlər zəif və orta güclü sabit maqnit sahələrinin ölçülməsi üçün nəzərdə tutulmuşdur. Bu cihazın sadələşdirilmiş sxemi Şək. 10.8-də verilmişdir.
Tərkibində işçi maddə qoyulmuş ampula olan kvant maqnitölçən çevirici (KMC) ölçülən B x sahəsinə elə yerləşdirilir ki, HS həyəcanlanma sarğısının oxu sahənin istiqamətinə perpendikulyar olsun. Yüksək tezlik generatoru (YTG) yüksək ω tezlikli h elektromaqnit sahəsi yaradır. HS həyəcanlanma sarğısının induktivliyi və S kondensatorunun tutumu möhkəmlik əmsalı yüksək tezlik generatorunun Q möhkəmlik ə msalına
bərabər olan
rəqs konturu
formalaşdırır. Kondensatorun tutumunu tədricən 362
dəyişdirməklə ω = ω 0 əldə etmək və nüvə maqnit rezonansı hadisəsi yaratmaq olar.
Ə D ATG HS Fφ φφ φ YTG YTG DM ATG EO KMS
Şə k. 10.8 Məcburi nüvə presessiyası hadisəsinə əsaslanan kvant teslametrinin (maqnitölçəninin) quruluş sxemi.
presessiya bucağı nüvələrin həyəcanlanma sarğısından enerji udması nəticəsində xeyli arta bilər. Bu, möhkəmlik ə msalı Q – nün artmasına və nəticə etibarı ilə generatorun çıxışındakı U 1
gərginliyinin azalmasına gətirib çıxarır. Bu hadisənin vizual olaraq müşahidə edilə bilməsi üçün (məsələn, EO elektron osilloqrafının ekranında) rezonans hadisəsi dövri əsasda təkrarlanmalı, U
siqnalı fasiləsiz olmalıdır. Buna nail olmaq üçün əlavə olaraq aşağı f
tezlikli, ölçülən sabit B x
sahəsini modulyasiya edən B M
sahəsi yaradılır. Modulyasiya sahəsi aşağı tezlik generatorundan cərəyan verilən əlavə dolağın (ƏD) köməyi ilə yaradılır. Modulyasiya sahəsinin intensivliyini R müqavimətini dəyişdirməklə dəyişdirmək mümkündür ki, bu da cihazın həssaslıq dərəcəsini nizamlamağa kömək edir. 363
Maqnitölçən çeviricidə hər üç sahənin təsirinə məruz qalan atomların presessiyasının tezliyi növbəti ifadə ilə müəyyən olunur: ω
(burada γ- məlum giromaqnit nisbətidir). (ω
0 - ω M ) < ω < (ω
+ ω M ) olarsa, bir modulyasiya dövründə enerji udulması prosesi iki dəfə təkrarlanar.
Rezonans əyrilərini EO elektron osilloqrafının ekranında müşahidə edə bilmək üçün osilloqrafın Y və X girişlərinə daxil olan U x və U y siqnalı yaradılır. U y siqnalı növbəti qaydada yaradılır: yüksək tezlikli, modulyasiya edilmiş rezonans gərginliyi U 1 yüksək tezlik gücləndiricisi (YTG) vasitəsi ilə gücləndirildikdən sonra DM
demodulyatoru və aşağı tezlik gücləndiricisinin (ATG) köməyi ilə nüvə rezonansı siqnalına (U y ) çevrilir (bax: Şək. 10.8-də elektron osilloqrafın ekranı).
x siqnalı rezonans siqnalını X oxu boyunca açan modulyasiya gərginliyidir. Faza dəyişdiricisinin (FD) köməyi ilə rezonansın vəziyyətini osilloqrafın ekranına dəqiq vermək olar: ekranda göstərilən iki impuls açılma ə yrisinin mərkəzindən keçən oxa nəzərən simmetrik olmalıdır. Beləliklə, ω tezliyini dəyişdirməklə osilloqrafın ekranındakı təsvir əldə edilir. Təsvir əldə edilən anda yüksək tezlikli tezlikölçənlə yüksək tezlik generatorunun f tezliyi ölçülür. Maqnit sahəsinin ölçülən kəmiyyəti Bx = 2πf/γ tənliyi əsasında yüksək dəqiqliklə hesablanır.
Quruluş baxımından mis lülənin içinə yerləşdirilmiş maqnitölçən çevirici, HS həyəcanlanma sarğısı və əlavə dolaq (ƏD) yüksək tezlik kabelinə birləşdirilmiş vəziyyətdə maqnitölçənin zondunu (vericinin) təşkil edir. Bu sxemdən sənayedə istehsal olunan və müxtəlif γ giromaqnit əmsalları olan dörd fərqli nüvəli material ehtiva edən, 0.025 .... 2.5 Tl ölçü diapazonuna malik E11-25 cihazının konstruksiyasında istifadə edilmişdir.
Nüvələrin sərbəst presessiyası hadisəsinə əsaslanan maqnitölçənlə zəif
sabit sahələr
(≈10 -4 ) ölçülür. 364
Rəsədxanalarda, aeromaqnit tədqiqatlarda və dənizlərdə aparılan maqnit kəşfiyyatı ölçmələrində Yerin geomaqnit sahəsinin skalyar və vektorial qiymətinin ölçülməsi vasitəsi kimi geniş istifadə olunur.
Sərbəst presessiya metodu aşağıdakı hadisəyə ə saslanır: yuxarıda qeyd etdiyimiz kimi, maqnitölçən çevirici mahiyyət etibarı ilə atomlarının nüvəsi müəyyən maqnit momentinə malik olan müvafiq maye ilə (məsələn, hidrogen nüvəsindən istifadə edilirsə, distillə edilmiş su) doldurulmuş, üzərinə ölçü sarğısı (QM) dolanmış ampuladır. Ölçülən sahənin B
induksiyasının istiqamətinə perpendikulyar güclü qütbiləşdirmə sahəsi B
yaradılarsa (məsələn, xüsusi qütbiləşdirmə sarğısı (QS) vasitəsi ilə), bir müddət sonra nüvələrin maqnit momentlərinin istiqaməti B q sahəsinin istiqaməti ilə eyni olacaq. B q qütbüləşdirmə sahəsi qəflətən ləğv edilərsə, nüvələr, maqnit momentlərinin istiqaməti demək olar ki, dəyişmədən ölçülən B x sahəsi ə trafında ω x = γ B x tezliyi ilə presessiya hərəkətinə başlayacaq, qəbuledici QM makarasında f
tezlikli e.h.q yaranmasına səbəb olacaqdır.
Bu zaman işçi mayenin tərkibindəki ayrı – ayrı atomların nüvələrinin presessiya hərəkətinin ümumi istiqamətdən ayrılması nəticəsində baş verən, rəqsləri söndürən boşalma prosesləri (relaksasiya) presessiya hərəkətinin bucağı və amplitudunun, dolayısı ilə qəbuledici QM makarasındakı siqnalın da amplitudasını azaldır.
Beləliklə, bu tip maqnitölçənlərin hazırlanması zamanı iki vacib cəhət nəzərə alınmalıdır: qəbuledici QM makarasında yaranan siqnalların çox zəif olması (bir neçə mikrovolt) və f
tezliyinin ölçülməsi üçün vaxtın, boşalma proseslərinin (relaksasiya) təsiri nəticəsində çox qısa olması (ampulaya qoyulan müxtəlif işçi maddələrdə boşalma prosesləri rəqsləri 1 ... 2 saniyəyə tamamilə söndürür (yəni presessiya hərəkətini tam dayandırır)). 365
Bu maqnitölçənlərin vericilərinə iki sarğı (QM və QS) deyil, həm qütbiləşdirici, həm də ölçü sarğısı rolunu oynayan bir sarğı qoyula bilər. Sərbəst presessiya metodu ilə işləyən kvant teslametrləri arasında ən geniş yayılanlar bir makaralı teslametrlərdir (Şək. 10.9).
Bu maqnitölçən çevirici üzərinə bir ədəd həm qəbuledici sarğı (QM), həm də bəzi hallarda qütbləşdirici sarğı (QS) rolunu oynayan O sarğısı dolanmış toroiddən (baranka formalı halqadan) ibarətdir. Bu quruluş forması vericinin fəzada yerləşdirilmə istiqamətindən asılı
olmayaraq presessiya siqnalı almağa imkan verir. Ampulaya doldurulan işçi maddə olaraq 2.1 və 1.2 saniyə relaksasiya vaxtı verən heptandan (C 7 H 16 ) istifadə edilir (Heptanın relaksasiya vaxtı demək olar ki, temperaturdan asılı deyil).
Yüklə 7,93 Mb. Dostları ilə paylaş:
|