Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
Эталонные источники магнитного поля для частот 0,01–30 МГц
Эталонные источники магнитного поля для частот 0,01–30 МГц
Опубликовано в журнале «Мир измерений» № 12, 2005 Эталонные источники магнитного поля для частот 0,01–30 МГц на основе колец Гельмгольца (в сокращении) Ю. И. Казанцев, А. Е. Ескин, С. И. Иванов, Л. Н. Селин Для воспроизведения размера физической величины – отношения магнитной индукции переменного поля к силе тока в интервале частот 1–10000 Гц и динамическом диапазоне 1´10-6…5´10-4 Тл/А в Российской Федерации служит государственный первичный эталон ГЭТ 12–91 (ВНИИМ им. Д. И. Менделеева). Он обеспечивает потребности измерительной техники в области магнитных измерений. Для воспроизведения размера единицы напряженности магнитного поля в интервале частот 0,01–30 МГц и динамическом диапазоне 0,01–2 мА/м служит государственный специальный эталон ГЭТ 44-73 (ВНИИФТРИ). До недавних пор он полностью обеспечивал потребности измерительной техники в области измерений радиотехнических величин. За последнее время появился значительный парк рабочих средств измерений напряженности магнитного поля до 10 А/м и более в частотном диапазоне от единиц до 50 МГц (ИПМ-101, ИПМ-101М, НФМ-1 и др.). Несмотря на сравнительно большие погрешности измерений этих приборов (порядка 20 %), для обеспечения требуемого запаса точности при передаче им размера единицы необходимо иметь эталонные источники магнитного поля в динамическом диапазоне, существенно превышающем диапазон эталона ГЭТ 44-73. Такие источники магнитного поля на основе колец Гельмгольца (КГ) были разработаны и исследованы авторами. Теория КГ для воспроизведения постоянного и переменного магнитного поля низкой (до 10 кГц) частоты подробно описана в большом количестве публикаций. При переходе к высоким частотам появляются дополнительные источники погрешностей, обусловленных, главным образом, отклонением распределения магнитного поля и постоянной КГ от значений, рассчитанных для случая питания КГ постоянным током. Эти погрешности связаны с неравномерным распределением тока вдоль каждой секции (каждого кольца) КГ и токами смещения, протекающими в КГ. Рядом других эффектов, например, скин-эффектом, как показали расчеты, для частот до 30 МГц можно пренебречь. КГ рассмотрены как система двух излучающих одновитковых рамочных антенн (РА). С использованием известных из теории соотношений для частот тока питания, при которых длина волны становится соизмеримой с длиной окружности РА, в том числе для числовой оценки влияния тока смещения, который протекает через емкость между кольцами, были получены формулы для определения постоянной КГ и распределения магнитного поля в рабочем объеме КГ по следующим параметрам: индуктивность одного кольца L; коэффициент взаимной индукции между кольцами М; емкость между кольцами С; сопротивление термоэлектрического вакуумного бесконтактного преобразователя тока (типа ТВБ) с подводящими проводами R (который при подключении к прецизионному цифровому милливольтметру постоянного тока образует высокочастотный измеритель силы тока). Для высоких частот учтены также резонансные свойства каждого из колец КГ. Расчеты проведены численными методами на ПЭВМ с использованием программы Mathcad 2000. Были изготовлены одновитковые КГ трех типоразмеров, геометрические параметры которых указаны в табл. 1. Здесь же приведены рассчитанные значения L и М и измеренные значения С, а также вычисленные значения резонансной частоты каждой секции (витка) этих колец. Таблица 1
В установке для воспроизведения эталонного магнитного поля (рис. 1) сигнал частотой 0,01–30 МГц от измерительного генератора, в качестве которого используется калибратор Н5-3, подается через симметрирующий трансформатор на КГ. Сила тока в кольцах измеряется посредством термоэлектрического преобразователя тока типа ТВБ, подключенного к милливольтметру НР 34401А. Для компарирования измеряемого тока с током частоты 1 кГц по стандартной методике, которая применяется при точных измерениях силы переменного тока, используется калибратор тока Н4-6 (на рисунке не показан).
Рис. 1. Структурная схема установки для воспроизведения эталонного магнитного поля на основе КГ 1 – измерительный генератор; 2 – симметрирующий трансформатор; 3 – КГ; 4 – ТВБ; 5 – милливольтметр Внешний вид КГ с измерительной РА и координатным устройством для ее установки в КГ показан на рис. 2. КГ располагаются на основании, под которым смонтирован термопреобразователь тока типа ТВБ с подводящими проводами. Расположение ТВБ и проводов подбиралось экспериментально для минимизации их влияния на воспроизводимое КГ магнитное поле. В результате многочисленных измерений установлено, что погрешность, обусловленная влиянием этих элементов, в диапазоне частот 0,01–30 МГц не превышает ±0,4 %. Рис. 2. КГ с измерительной РА и координатным устройством Были проведены сличения КГ1, КГ2, КГ3 между собой в диапазоне частот 0,01–30 МГц в динамическом диапазоне 2–100 мА/м. Установлено, что расхождение значений напряженности магнитного поля, воспроизводимых в этих КГ в соответствии с (11), составляет не более ±1%. Поскольку кольца имеют различные геометрические и электрические параметры, это свидетельствует о правильности выбранной теоретической модели для расчета напряженности магнитного поля, воспроизводимого КГ в указанном диапазоне частот. Экспериментальные исследования изготовленных КГ на государственном эталоне ГЭТ 44-73 (для примера в табл. 2 приведен результат сличений с эталоном наиболее низкочастотных КГ1) показали, что в диапазоне частот 0,01–30 МГц расхождения между значениями напряженности магнитного поля, воспроизводимыми КГ1, КГ2, КГ3 и эталоном, не превышают ±0,7%. Таблица 2
Таким образом, теоретически и экспериментально подтверждено, что созданные КГ и установка на их основе могут быть использованы для воспроизведения размера единицы напряженности магнитного поля в интервале частот 0,01–30 МГц и динамическом диапазоне до 100 мА/м с эталонными точностями. Это существенно расширяет возможности поверки современных средств измерений напряженности магнитного поля. |
Источник: www. npcentre. ru
Основные порталы (построено редакторами)