20912

Исследование феррозондов

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Это изменение достигается магнитным воздействием на сердечник с помощью обмоток возбуждения подключенных к источнику переменного тока. Здесь w1в и w2в обмотки возбуждения включенные встречно wвых выходная сигнальная обмотка. Встречное включение обмоток возбуждения расположенных симметрично относительно середины сердечника обеспечивает развязку цепей возбуждения и выхода и позволяет свести к минимуму величину выходного напряжения в отсутствие внешнего поля. При подаче в обмотки возбуждения переменного напряжения uв=uвмsint магнитная...

Русский

2013-08-01

179 KB

34 чел.

Феррозонды  3

Лабораторная работа №6

Исследование феррозондов

Цель работы – исследование феррозондов с продольным возбуждением

Оборудование, измерительные приборы и инструменты: лабораторная установка, анализатор спектра, осциллограф.

I. Основные теоретические сведения

Феррозондами называются магнитные элементы, служащие для измерения напряженности внешних магнитных полей (в основном постоянных и медленноменяющихся). Феррозондовые устройства применяют в навигационных системах, для разведки полезных ископаемых, для изучения магнитного поля Земли и космического пространства и т.д.

В качестве основных достоинств феррозондов можно отметить малый порог чувствительности (), приемлемую для практических целей погрешность, высокую надежность, простоту конструкции, малые габариты, массу и потребляемую мощность.

Феррозонд в качестве чувствительного элемента содержат ферромагнитный сердечник. Выходная э.д.с. в нем (при постоянном измеряемом поле) возникает за счет изменения во времени (периодической) магнитной проницаемости сердечника, выполненного из высококачественного магнитомягкого материала. Это изменение достигается магнитным воздействием на сердечник с помощью обмоток возбуждения, подключенных к источнику переменного тока.

Феррозонды отличаются друг от друга по режиму работы, способу наложения вспомогательного поля, схеме и конструктивному исполнению.

Наиболее простая схема феррозонда, выполненная на одном сердечнике, приведена на рис. 1,а. Здесь w и w – обмотки возбуждения, включенные встречно, wвых – выходная (сигнальная) обмотка. Сердечник феррозонда выполняется из железоникелевого сплава – пермаллоя, имеющего очень высокую магнитную проницаемость.

Встречное включение обмоток возбуждения, расположенных симметрично относительно середины сердечника, обеспечивает развязку цепей возбуждения и выхода и позволяет свести к минимуму величину выходного напряжения в отсутствие внешнего поля.

При подаче в обмотки возбуждения переменного напряжения uв=uвмsint магнитная проницаемость сердечника становится функцией времени и соответственно периодически изменяется индуктивность выходной обмотки. При этом в соответствии с законом электромагнитной индукции при наличии внешнего поля (например, магнитного поля Земли) в ней возникает электродвижущая сила, пропорциональная компоненте Н0 измеряемого поля, совпадающей с продольной осью сердечника. При этом выходной полезный сигнал, в силу нелинейности характеристики В=В(Н) сердечника, представляет из себя сумму четных (по отношению к частоте возбуждения) гармоник, амплитуда которых пропорциональна напряженности измеряемого поля:

,     (1)

где H0sin - проекция вектора напряженности измеряемого поля на ось чувствительности ФЗ (его вытянутую ось).

Амплитуды четных гармоник выходного сигнала k2n являются функциями параметров обмоток, напряжения возбуждения и характеристик ферромагнитного сердечника; при этом k2n0 при n и наибольшую амплитуду имеет вторая гармоника, крутизна которой для современных феррозондов составляет 20…30 мкВ/. Поэтому для использования феррозондов требуется избирательный усилитель, настроенный на частоту второй гармоники. После фильтрации выходной сигнал ФЗ будет

.    (2)

Выражение (1) может иметь место только при строгой идентичности первичных обмоток и сердечников. На практике спектр выходного сигнала феррозонда представляет собой сумму и четных, и нечетных гармоник. При этом нечетные гармоники не несут информации о внешнем магнитном поле, то есть являются помехой.

Недостатком ФЗ, использующего один сердечник, является довольно большая погрешность измерения, обусловленная тем, что в среднем сечении сердечника отсутствует переменное магнитное поле. Поэтому наиболее распространенной практической схемой феррозонда является схема, выполненная на двух сердечниках (рис. 1,б). В этой схеме расположенные строго параллельно сердечники имеют раздельные обмотки возбуждения, включенные встречно относительно одной общей, охватывающей оба сердечника сигнальной обмотки.

Мощность возбуждения, требуемая для работы феррозонда, составляет 50…100 мВт, а порог их чувствительности при измерении постоянных полей – единицы .

По принципу своей работы феррозонд является компонентным измерителем, то есть, он измеряет только проекцию вектора напряженности магнитного поля на ось своей чувствительности (см. также выражение 1). На рис. 2 представлена так называемая диаграмма направленности феррозонда – построенная в полярных координатах зависимость амплитуды выходного сигнала от угла между осью чувствительности ФЗ и направлением вектора напряженности измеряемого постоянного поля .

II. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка выполнена на основе индукционного компаса (ИК) курсовой системы "Гребень". ИК включает в себя индукционный датчик ИД – 6 (смонтирован на алюминиевой штанге, установленной на поворотном столе) и коррекционный механизм КМ –2 (установлен на пульте управления).

Индукционный датчик включает два взаимно перпендикулярных дифференциальных феррозонда, расположенных на горизонтированной с помощью физического маятника площадке. Для уменьшения погрешностей датчика все его элементы, кроме феррозондов, выполнены из немагнитных материалов, а маятник задемпфирован путем помещения в жидкость. При установке на летательном аппарате ось чувствительности одного ФЗ совмещается с продольной осью объекта, а ось другого – с поперечной осью.

Основными элементами коррекционного механизма являются генератор (2250 Гц) для возбуждения феррозондов индукционного датчика и избирательный усилитель, выделяющий из выходного сигнала ФЗ вторую гармонику (4500 Гц) и усиливающий ее до необходимого уровня. В его состав также входит вращающийся трансформатор, работающий в режиме построителя, исполнительный двигатель переменного тока и редуктор.

Переключатель режимов работы ВК1 определяет режим работы лабораторной установки. При его левом положении она работает в режиме автоматического компаса, при правом коррекционный механизм отключается (используется только генератор для возбуждения ФЗ) и на верхнюю панель установки на соответствующие клеммы выводятся концы выходных обмоток феррозондов и напряжение возбуждения.

III. Порядок выполнения работы

  1.  Ознакомиться с конструкцией имеющихся в лаборатории феррозондов.
  2.  С помощью осциллографа качественно изучить выходной сигнал феррозондов и его зависимость от ориентации оси чувствительности относительно магнитного поля Земли. Рассмотреть изменение сигнала при внесении в зону датчика ферромагнитных масс.
  3.  

IV. Содержание отчета

V. Контрольные вопросы

  1.  Чем определяется порог чувствительности феррозонда и как можно его уменьшить?
  2.  Можно ли построить индукционный компас на одном феррозонде?

Список рекомендуемой литературы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

27972. Эффект Зейгарник. Этническая идентичность: общее описание, структура, становление и формирование, изменения этнической идентичности 18.62 KB
  Механизмы и эффекты межличностного восприятия Этническая идентичность: общее описание структура становление и формирование изменения этнической идентичности. Эффект Зейгарник. Эффект незавершенного действия эффект Зейгарник явление характеризующее влияние на процессы памяти перерывов в деятельности.
27973. Долговременная, кратковременная, оперативная и иконическая память 27.68 KB
  Социальнопсихологический тренинг как средство повышения точности межличностного восприятия Особенности межкультурной коммуникации развитие культурной сензитивности. Непосредственный отпечаток полезен в тех случаях когда сигнал действует очень недолго как при просмотре к ф; он обеспечивает также непрерывность восприятия при моргании или движении глаз. Социальнопсихологический тренинг как средство повышения точности межличностного восприятия В процессе общения должно присутствовать взаимопонимание между участниками этого процесса....
27974. Активное и пассивное, продуктивное и репродуктивное воображение 35.57 KB
  Феномен аттракции в межличностных отношениях различные уровни аттракции. Феномен аттракции в межличностных отношениях различные уровни аттракции. Область исследований связанных с выявлением механизмов образования различных эмоциональных отношений к воспринимаемому человеку получила название исследования аттракции. Феномен аттракции связан с перцептивной стороной межличностного общения возникает при включении в процесс восприятия эмоциональных регуляторов.
27975. Основные свойства внимания и методы их оценки 43.91 KB
  Основные свойства внимания и методы их оценки. В зависимости от объекта выделяют формы внимания: сенсорное перцептивное: зрительное и слуховое интеллектуальное моторное двигательное исполнительское. Внешнее внимание сенсорноперцептивное обращено на объекты внешнего мира необходимое условие познания и преобразования окружающего мира Внимание внутреннее интеллектуальное обращено на объекты субъективного мира человека необходимое условие самопознания и самовоспитания Виды внимания Джеймс По объекту: а чувственное...
27976. Когнитивные теории внимания и их критика. Этноцентризм и этнические стереотипы 28.85 KB
  Допускается существование группы механизмов селекции в канале ограниченной емкости в результате возникают отсеивание информации еще до момента ее полной идентификации в блоке Р. это процесс в котором два или более индивида или группы активно ищут возможность помешать друг другу достичь определенной цели предотвратить удовлетворение интересов соперника или изменить его взгляды и социальные позиции. когда группы с противоречивыми интересами поляризуются по этническому признаку. Всем известный пример внутригрушювого фаворитизма ...
27977. Мышление как регулятор деятельности и как самостоятельная деятельность Психология управления: объект, предмет, задачи. Основные теоретические школы менеджмента 65.33 KB
  Роль посредника в разрешении конфликтов Психология управления: объект предмет задачи. Поэтому в современном менеджменте навык управления конфликтами рассматривается как один из критически важных для менеджера. Цикл конфликта Первое чему необходимо научиться для успешного управления конфликтом это вовремя распознавать сигналы его эскалации. Схема выбора способа управления конфликтом Уровни конфликта в организации и их источники В любой организации существует несколько уровней конфликтов: внутриличностные межличностные межгрупповые...
27978. Мышление и интеллект, структура интеллекта, тестирование интеллекта и креативности 74.06 KB
  Проблема группы в социальной психологии. Оценка интеллекта Наибольшей популярностью пользуется так называемый коэффициент интеллектуальности сокращенно обозначаемый IQ который позволяет соотнести уровень интеллектуальных возможностей индивида со средними показателями своей возрастной и профессиональной группы. Две другие группы по 16 в каждой результаты которых соответствуют крайним показателям шкалы рассматриваются или как умственно отсталые люди со сниженным интеллектом IQ от 10 до 84 или как обладающие высокими выше среднего...
27979. Диалектическое мышление как высшая форма теоретического мышления 30.93 KB
  Понятие группы основные характеристики групп и их классификация. Детальный анализ социальнопсихологических представлений о природе социальной группы сложившихся в русле различных теоретических ориентации к числу главных отличительных признаков социальной группы позволяет отнести следующие: 1 включенность человеческой общности в более широкий социальный контекст систему общественных отношений определяющих возможность возникновения смысл и пределы существования группы и задающих прямо или от противного модели нормы или правила...
27980. Культурно-историческая детерминация процессов формирования и развития мышления 37.95 KB
  Понятие малой группы ее границы и классификация малых групп. Переход от субъективной группы к объективной Стадия конкретных операций81 2 лет Характеризуется группировкой наглядных представлений появлением обратимости интеллектуальных операций. Понятие форма мышления в которой отражаются общие и притом существенные свойства однородной группы предметов и явлений. Понятие малой группы ее границы и классификация малых групп.