Магниты и магнитные измерения



Основы магнитных измерений

Когда магниты и магнитные системы поступают на ваш объект от производителей магнитов, инженеры по контролю качества проводят измерения, чтобы подтвердить работоспособность магнитных характеристик устройства. Тестирование может включать несколько процедур, которые используют результаты измерения магнитного поля, включая:

— Рассортировка магнитов по нужному значению величины магнитного поля
— Картографирование формы магнитного поля для компонента или сборки
— Измерение краевых или остаточных магнитных полей
— Измерение утечки магнитного поля вокруг транспортного контейнера
— Подтверждение характеристик магнитного поля в зависимости от приложенного тока для соленоидов.

Правильное использование магнитного контроля на протяжении всего процесса изготовления поможет гарантировать, что готовое собранное изделие или система будут работать так, как задумано.

Магнитные единицы измерения

Измерение магнитов требует базового понимания общих единиц измерения и методов характеристики магнитных полей. Если вы не привыкли работать с магнитами, такие термины, как тесла, гаусс и эрстед, могут показаться совершенно чуждыми. Еще более запутанным является использование в отрасли более одного стандарта измерения — СГС и СИ (cgs and SI). В то время как многие инженеры в США обычно используют СГС, СИ является системой по выбору для ученых и инженеров в мировом сообществе. Пока не будет достигнуто четкого соглашения по использованию одной или другой системы, техникам и инженерам полезно знать, как использовать обе.

Некоторые магнитные единицы используются в промышленных приложениях из-за их удобства или корреляции с определенным приложением. Несколько общих единиц СГС и СИ и преобразований, с которыми могут столкнуться инженеры по контролю качества, показаны на рисунке ниже:

Для новичков в магнитных измерениях полезно сначала рассмотреть магнитный поток, обычно обозначаемый как Ø, выражаемый через maxwell (Mx) или weber (W). Количество этого потока на единицу площади, или плотность потока, обозначается как B и выражается через значения гаусса (G) или тесла (T). Это компонент поля, измеряемый естественным образом датчиком Холла на основе тесламетра/гауссметра. Плотность потока (B) связана с напряженностью магнитного поля (H), которая измеряется с помощью флюксметра.

Хотя эти два типа приборов измеряют несколько разные параметры магнитного поля, между ними можно выполнять преобразование с помощью следующего соотношения:

B = µH

Это уравнение дает основу для дополнительного измерения напряженности магнитного поля (H) в воздухе (µ — известная константа) с помощью тесламетра на эффекте Холла. Проницаемость (µ) — это мера легкости, с которой магнитное поле течет в среде.

Измерение магнитных полей требует специализированных датчиков и знаний физики и электроники. Для измерения магнетизма можно использовать различные приборы, включая тесламетры, флюксметры и магнитометры.

Выбор правильного магнитного измерительного оборудования

Испытание магнитов, магнитных сборок и датчиков является критически важным шагом на протяжении всего производственного процесса для поддержания качества и предотвращения дорогостоящих простоев в производстве. Понимание возможностей различных инструментов магнитного измерения может помочь гарантировать, что вы получаете необходимые данные. Поэтому, давайте сейчас сосредоточимся на двух часто используемых приборах: тесламетре и флюксметре.

Тесламетр

Тесламетр, или гауссметр, используется для измерения плотности потока (плотность потока: величина магнитного, электрического или другого потока, проходящего через единицу площади) в определенном месте. Этот прибор идеален для магнитных измерений в промышленных и научно-исследовательских приложениях.

 В сочетании с датчиками и зондами эффекта Холла тесламетр позволяет:
— Точное измерение напряженности поля в точке пространства
— Измерение поля в небольших пространствах или зазорах
— Быстрые отдельные статические измерения
— Измерение переменного и постоянного поля
— Высокоразрешающее картирование поля.

Как это работает

Тесламетр соединяется с датчиком или зондом (датчиком, установленным на стержне), который демонстрирует «эффект Холла». Активный элемент датчика Холла представляет собой квадратный или прямоугольный кусок полупроводникового материала, который при прохождении через него фиксированного тока в одном направлении генерирует напряжение на элементе в перпендикулярном направлении. Генерируемое «напряжение Холла (VH)» пропорционально величине и направлению магнитного поля, ортогонального к плоскости элемента датчика, как показано на рисунке 1.

Тесламетр подает ток на датчик, измеряет VH и компенсирует любые смещения, затем вычисляет и отображает калиброванное значение для напряженности поля, воспринимаемого датчиком. Знак отображаемого значения обозначает направление поля относительно датчика, а величина представляет составляющую поля, ортогональную к «плоской» поверхности датчика.

Выбор датчика Холла для вашего тесламетра

При выборе тесламетра правильный выбор зонда Холла, вероятно, является самым сложным и важным решением. Использование неправильного зонда может привести к неоптимальной точности или, что еще хуже, к дорогостоящему ущербу.

Одноосевые (одномерные, 1D) зонды

Для одноосевых измерений существуют две основные конфигурации зонда или датчика, называемые «поперечными (transverse)» и «осевыми (axial)», что дает вам возможность выбрать наилучшую конфигурацию для вашего применения:
Поперечные датчики и зонды лучше всего подходят для измерения полей между магнитными зазорами, где северный и южный полюса обращены друг к другу, чтобы создать сильное однородное поле. Они также полезны, когда утоплены в поверхность для проверки магнитов, которые проходят над верхом датчика или зонда.

Осевые датчики и зонды предназначены для измерений, где поле проходит параллельно стержню зонда или проводам. Это особенно актуально при измерении внутри соленоидных магнитов, таких как намагничиватели.

3х-осевые (3хмерные, 3D) зонды

При одномерных измерениях крайне важно выровнять зонд или датчик, чтобы обеспечить ортогональность между полем и плоскостью сенсорного элемента. Для большей точности и простоты можно использовать 3х-осевые датчики/зонды и тесламетры, устраняя необходимость в точном, ортогональном позиционировании. 3х-осевой зонд можно вставить в поле с любой ориентацией, а тесламетр/гауссметр вычисляет общую величину и отображает измеренные компоненты x, y и z.

В то время, как весь инкапсулированный корпус датчика может иметь размеры несколько миллиметров или более, «активная область» внутреннего элемента датчика Холла обычно делается как можно меньше, чтобы обеспечить точное измерение поля в точке, при этом позволяя вставлять датчики и зонды в очень малые измерительные пространства. Это также облегчает картографирование поля с высоким разрешением путем индексации зонда по зоне измерения.

Настройки

Хотя существует множество вариантов настройки, некоторые основные настройки, общие для тесламетров, включают:
Выбор режима переменного/постоянного тока: режим постоянного тока лучше всего подходит для измерения статичных или медленно меняющихся полей. Режим переменного тока предназначен для измерения периодических полей переменного тока. Переменный ток также используется с выбираемыми узко- и широкополосными частотными режимами.
Диапазон поля: хотя некоторые высококлассные тесламетры предлагают опцию автоматического диапазона, которая автоматически определяет и настраивает устройство для необходимого диапазона измерений, указание диапазона вручную иногда может быть предпочтительным. Выбор диапазона, обычно в единицах гаусса (Гс), килогаусса (кГс) или тесла (Тл), также зависит от выбора зонда. Убедитесь, что выбранная комбинация тесламетра и зонда включает диапазоны, достаточно большие для измерения ваших ожидаемых сигналов, но не настолько большие, чтобы у вас не хватило разрешения измерения. Как правило, следует избегать измерений в диапазонах, где значение поля будет менее 10% от значения полного диапазона.
Функция удержания: Несколько более способных тесламетров предлагают настройку удержания дисплея, которая показывает наивысшее показание, полученное во время текущей операции измерения. Это весьма ценно, когда оператору необходимо отвести взгляд от дисплея передней панели, чтобы выполнить сложное размещение зонда. Могут быть введены и другие типы настроек режима, включая инструкции по сбросу, блокировку/разблокировку клавиатуры, настройки сигнализации и прохождения/неудачи, а также другие инструкции оператора, в зависимости от типа тесламетра.

Особенности, на которые следует обратить внимание

Точность: хотя многие тесламетры предлагают точные измерения по доступной цене, между устройствами существуют некоторые расхождения. Пониженный уровень точности может быть достаточным для некоторых пользователей, но не для других, в зависимости от области применения.
Диапазон величин поля: хотя тесламетры могут предлагать широкий диапазон измеряемых магнитных полей, не все приборы это делают. Универсальные тесламетры будут измерять поля в диапазоне от 2 Гс (0.2 мТл) до 20 кГс (2.0 Тл). Если вам нужно проводить измерения ниже или выше этого диапазона, то вам следует быть более внимательными при выборе прибора. Более сложные тесламетры могут предлагать возможность измерения полей от половины миллигаусса (0.05 мкТл) до 350 кГс (35 Тл). Как правило, диапазоны постоянного поля шире, чем переменного, и зонд должен иметь необходимую возможность измерения величины поля.
Выбор зонда: чем больше типов и размеров зондов доступно, тем более широкий диапазон испытаний вы можете провести. Различные версии поперечных и осевых версий, совместимых с тесламетром, являются обязательными при выборе сложного прибора.
Простота использования: если многим членам вашей команды необходимо проводить магнитные измерения, простота является ключом к обеспечению легкого внедрения и точных результатов.

Флюксметр

Флюксметр (измеритель потока), вместе с катушкой Гельмгольца, измеряет общую намагниченность, характеризуя поток, плотность изгиба, силу магнитного поля, движение диполя и магнитный потенциал. Измеритель потока идеально подходит для тестирования и сортировки магнитов в промышленных и измерительных системах. Этот прибор служит основным компонентом в приложениях измерения петли BH или графика гистерезиса.

Современные флюксметры — это стабильные электронные интеграторы, откалиброванные для приема магнитно-индуцированных напряжений от катушек. Они немного сложнее в использовании и навигации, чем тесламетры, из-за широкого разнообразия вариантов измерений и единиц, которые они предлагают.

В целом, флюксметр используется для:
— Оценки общей намагниченности магнита, включая внутреннюю по отношению к магниту
— Измерения потока внутри твердых объектов, таких как сердечники трансформаторов
— Выполнения характеристики однодипольного постоянного магнита в паре с катушкой Гельмгольца
— Проведения простой внутренней разработки и калибровки катушки
— Проведения измерений высокочастотного поля.

Как это работает

Флюксметр использует петлю или катушку провода в качестве датчика для определения величины магнитного потока, проходящего ортогонально через катушку. То, что показывает этот метод измерения, зависит от размера используемой катушки. Флюксметры реагируют только на изменения потока, что означает, что что-то должно быть перемещено во время измерения. Магнитные измерения флюксметра используют физическую связь между числом витков провода в катушке и скоростью изменения магнитного потока через катушки. Поскольку датчик для флюксметра представляет собой катушку с открытым центральным объемом, один дипольный элемент, подвергаемый испытанию, можно охарактеризовать, просто пройдя через центр катушки.

Использование поисковых катушек

Небольшую поисковую катушку диаметром всего несколько миллиметров можно установить на конце зонда, как показано на рисунке 6, и использовать для оценки локальной напряженности поля.

Зонд поисковой катушки и флюксметр могут предоставить аналогичные данные, что и гауссметр, с некоторыми ограничениями:
— Измерение соответствует общему потоку, который перпендикулярен области, окруженной поисковой катушкой. Деление на площадь катушки дает значение напряженности магнитного поля. Если магнитное поле неравномерно по всей поисковой катушке, это измерение даст среднее значение напряженности поля.
— Чтобы сгенерировать показание, зонд поисковой катушки сначала должен быть помещен в желаемую точку измерения, а затем быстро удален из-под влияния поля. Это вызывает кратковременное напряжение в поисковой катушке, величина которого соответствует плотности заключенных линий потока. Флюксметр быстро выбирает и интегрирует это напряжение, чтобы определить плотность потока в начале измерения.
— Вместо того, чтобы перемещать зонд в статическом поле, также можно генерировать показания, поместив зонд в переменное поле.
Как правило, тесламетр и датчик Холла превосходят поисковые катушки для измерения магнитных полей в указанной точке. Поисковые катушки обычно выбираются только пользователями, у которых уже есть флюксметр с катушкой Гельмгольца, как недорогой способ проведения измерений в стиле тесламетра, без необходимости приобретать отдельные приборы.

Использование катушек Гельмгольца

Уникальная возможность флюксметра становится очевидной, когда зонд поисковой катушки заменяется парой более крупных открытых катушек Гельмгольца (см. Рисунок 7). Такая конфигурация позволяет легко оценить общее магнитное качество продуктов, таких как постоянные магниты. Когда диаметры катушек Гельмгольца превышают размеры испытуемого продукта, продукт можно поместить между катушками в соответствии с осью катушки, а затем повернуть на 180 градусов или извлечь. Полученное измерение дает значение, из которого можно определить плотность потока на единицу объема. Это по сути указывает, насколько магнитно «сильным» является весь продукт.

В конфигурации катушки Гельмгольца флюксметр также способен предоставить более подробную информацию о характеристиках магнитного продукта путем определения таких параметров, как проницаемость и магнитная проводимость.

Особенности, на которые следует обратить внимание

Из-за способности флюксметра измерять различные параметры и единицы, удобное для пользователя программное обеспечение является особенно желательной функцией. Ищите программное обеспечение, которое включает:
Преобразование между СИ и СГС: И СГС, и СИ единицы широко используются инженерами по всему миру, но преобразование значений между ними довольно сложно. Ищите прибор с пользовательским интерфейсом, который преобразует эти значения для вас.
 — Автоматическое распознавание констант катушки: Калибровочные данные для простого датчика катушки обычно: полное сопротивление, количество витков и эффективная внутренняя площадь. Катушки Гельмгольца и потенциальные катушки имеют дополнительную константу, которую необходимо ввести. Современные системы имеют компоненты памяти в разъемах катушки, которые предварительно загружены калибровочными данными, которые автоматически переносятся в флюксметр.
 — Автоматическое преобразование диапазона: Полный диапазон шкалы трудно определить для многих пользователей, так как он меняется с данными катушки. Автоматическое программное преобразование параметров катушки в нужный диапазон для выбранной единицы измерения очень удобно.
 — Эффективная компенсация нулевого дрейфа: дрейфующие интеграторы могут влиять на точность показаний. При ручном тестировании в течение длительного периода времени особенно полезным будет простое в использовании программное обеспечение с долговечной и адаптивной компенсацией дрейфа.
 — Захват пикового импульса: для скорости тестирования многие функции измеряются путем быстрых измерений пикового поля (тестируемый элемент быстро перемещается мимо или через поисковую катушку). Точный, высокоскоростной ответ и быстрый, стабильный сброс являются обязательными.
 — Компьютерный интерфейс: большинство современных промышленных испытательных приборов соединяются с сетью или системой через GPIB, USB, RS-232 или Ethernet.
 — Точность: из-за сложности спецификаций производителя существует несколько факторов, которые влияют на общую точность. Оператор должен понимать общую точность выполненного измерения.

Выберите подходящий прибор для магнитных измерений

Могут быть очевидные причины выбрать один тип измерительного прибора вместо другого, в зависимости от того, что вам нужно измерить. Или, возможно, вам понадобится по одному из каждого. В следующей таблице приведено краткое сравнение тесламетров и флюксметров.

   Тесламетры/Датчики Холла  Флюксметры/катушки
 Сенсорная технология Датчик/зонд Холла — напряжение Холла пропорционально перпендикулярному полю. Поисковая катушка или катушки Гельмгольца — изменение потока вызывает напряжение в катушке.
 Сильные стороны — Измерение поля в определенном месте
— Выполнение быстрых измерений, которые легко повторяются
— В целом проще в эксплуатации
— В целом менее дорогая технология.
— Характеристика общей намагниченности с использованием катушки Гельмгольца
— Продвинутые пользователи, способные наматывать и характеризовать свои собственные катушки, могут создавать пользовательские катушки, способные измерять поле внутри магнита.
 Позиционирование зондов/катушек Зонды должны располагаться близко к магниту для получения самых высоких значений поля. Одноосные зонды должны быть ортогональны полю. Трехосные зонды не требуют специальной ориентации. Измерение поля происходит в месте активной области датчика Холла. Катушки Гельмгольца требуют поворота на 180 градусов или перемещения предмета. Первоначальная ориентация поисковых катушек должна быть ортогональной полю, поскольку измерение поля происходит внутри пространства, содержащегося в катушках.
 Оценка контроля качества магнитов Измерьте напряженность поля в указанных положениях вокруг элемента. Рекомендуется фиксация, чтобы обеспечить повторяемое размещение. Измерьте общий поток/плотность потока, чтобы убедиться в правильном намагничивании или конструкции с использованием катушки Гельмгольца. Крепление упрощает перемещение элемента через катушки, но не является строго необходимым. Внимание: это измерение дает общее намагничивание как величину значения. Оно может не обнаружить, произошло ли намагничивание в правильном направлении.
 Измерение вектора поля По сути, обеспечивают векторные измерения. 3-осевые зонды идеальны, хотя можно использовать одноосевой зонд и искать максимальное поле считывания. Не рекомендуется для векторных измерений.
 Измерение переменного и постоянного поля на месте По сути, поддерживают измерения как переменного, так и постоянного тока, хотя измерения переменного тока становятся более трудными с ростом частоты из-за индуктивных наводок в проводке датчика (непреднамеренный компонент ошибки, который не является частью сигнала напряжения Холла). Измерения постоянного тока возможны, но утомительны. Пользователи должны расположить зонд в месте измерения, сбросить флюксметр, затем вывести зонд из поля. Измерения переменного тока являются сильной стороной флюксметра с поисковой катушкой, учитывая, что измерение основано на индуктивной связи, которая увеличивается с частотой.
 Картографирование поля Хорошо подходит для тесламетра. 3-осевые зонды обеспечивают быстрые измерения. Не очень подходит для флюксметра.
 Измерение в свободном пространстве против внутреннего Только измерения в свободном пространстве. Измеряет оба. Используйте поисковые катушки для свободного пространства. Используйте Гельмгольца или пользовательские поисковые катушки для внутренних измерений.

О выборе измерительного оборудования — оцените характеристики продукта критическим взглядом

Вы когда-нибудь рассматривали продукт со спецификациями, которые кажутся слишком хорошими, чтобы быть правдой? Как оказалось, вы можете быть правы. Слишком много спецификаций продуктов тщательно сформулированы, чтобы продать единицы, вместо того, чтобы основывать свои характеристики на надежной, научной практике. В зависимости от того, как производитель решает тестировать свой продукт, он может публиковать цифры, которые в лучшем случае вводят в заблуждение, а в худшем — бессмысленны. Следите за этими трюками, и вы не купите инструмент, который не соответствует вашим потребностям.

Действительность спецификации с течением времени

Изделия со спецификациями, в которых не указан период действия, могут игнорировать дрейф, который происходит со временем. Недавно откалиброванный прибор может быть точным в день получения, но вы должны быть уверены в его точности между калибровками. Убедитесь, что перечисленные характеристики гарантированы в течение целого года, а не только после калибровки.

Типичные характеристики

Слово «типичный» может звучать обнадеживающе, но этот термин имеет множество значений в паспорте продукта. Для большинства производителей «типичный» описывает спецификацию, которая была тщательно охарактеризована, но не проверена на каждом продукте. Для других этот термин может использоваться, чтобы избежать ответственности за необоснованные заявления. Будьте осторожны, если спецификации описаны только как типичные без какого-либо упоминания уровней достоверности или распределения значений.

Гипер-Фокус

Естественно пытаться генерировать продажи, подчеркивая лучшие характеристики инструмента. Проблемы возникают, когда одна конкретная характеристика затмевает целостность всей системы. Чтобы проиллюстрировать это, представьте, что некоторые продукты маркируются как «обезжиренные», чтобы создать впечатление, что они полезны для вас, оставляя информацию о высоком содержании сахара скрытой в мелком шрифте информации о питательной ценности. Этот пример, по крайней мере, делает дополнительную информацию доступной из-за правил пищевой промышленности. Другие отрасли свободны от этих правил: производители могут включать любые спецификации по своему выбору. Это значительно затрудняет для пользователей определение пробелов в спецификациях. Лучшая стратегия, чтобы избежать этой ловушки, — просмотреть списки спецификаций от нескольких компаний. Если спецификация указана у одного производителя, а у другого нет, есть большая вероятность, что этот неуказанный параметр либо не был протестирован, т. е. производительность неизвестна, либо он намеренно был исключен из публикации.

Узкие условия эксплуатации

Если точность указана для очень конкретной температуры — или когда в спецификациях вообще не упоминается температура — обязательно проверьте спецификации температурного коэффициента. Небольшие изменения температуры могут привести к большим изменениям точности, поэтому обязательно приобретите продукт, предназначенный для правильной работы в ваших конкретных условиях окружающей среды.

Одинарная сигма

Даже продукты, которые используют надлежащие статистические методы, могут указывать только одно стандартное отклонение распределения. В этом случае один из трех продуктов не будет соответствовать спецификации. Считается наилучшей практикой использовать по крайней мере два стандартных отклонения для 95%-ной уверенности или выше.

Вывод

Когда прибыль важнее прозрачности, потребитель платит цену. В следующий раз, когда вы будете на рынке магнитного инструмента, критически взгляните на характеристики продукта, чтобы убедиться, что это правильный выбор для вашего применения. Важно не только выбрать правильный инструмент, но и знать, как им пользоваться, чтобы получить точные данные. Кроме того, необходимо знать о распространенных источниках ошибок в магнитных измерениях.


5 самых распространенных ошибок при магнитных измерениях

Ваш тесламетр разработан для предоставления быстрых, точных и надежных результатов. Но когда случаются ошибки, точность снижается. Важно понимать, когда, где и как происходят наиболее распространенные ошибки, чтобы помочь предотвратить ошибки, чтобы вы могли измерять с уверенностью.

Сейчас, как никогда, постоянные магниты и электромагниты играют важную роль в современных передовых приложениях. От высокопроизводительных электродвигателей до магнитных наномашин и высоконадежных приводов и датчиков, точное и повторяемое измерение магнитного поля имеет решающее значение для успеха этих инноваций.

Системы с датчиками Холла, такие как тесламетры, обладают высокой точностью и могут обеспечить широкое измеряемое поле в диапазоне от менее 1 мкТл до значительно превосходящего силу самых мощных сверхпроводящих магнитов в мире. Как и в случае с любым прецизионным измерительным прибором, точность тесламетра зависит от правильного использования и обслуживания, чтобы гарантировать, что он обеспечивает постоянный высокий уровень производительности.

Операторы оборудования должны знать о некоторых наиболее распространенных ошибках, которые могут повлиять на точность их измерений.

Эти ошибки:
1. Ошибка оператора
2. Позиционирование зонда
3. Калибровка
4. Температура
5. Ошибка смещения
.

 1. Ошибка оператора

Вы ожидаете, что ваш тесламетр будет точным, четким и надежным при любых обстоятельствах, и современные тесламетры проще, чем когда-либо в использовании; однако, некоторая подготовка к принципам магнитных измерений все еще необходима. Хотя этот момент может показаться очевидным, вы будете удивлены, узнав, как часто пользователи могут попадать в неприятности из-за несколько неинтуитивной и запутанной природы магнитных полей.

Обучение необходимо для того, чтобы помочь техническим специалистам распознавать и решать распространенные проблемы, которые могут возникнуть во время тестирования. Операторы должны быть готовы обратиться за советом к эксперту, сталкиваясь с аномалиями тестирования, нетипичными для их опыта. Таким образом, любое решение может быть задокументировано, распространено и включено в будущие программы обучения.

 2. Позиционирование зонда

Размещение и позиционирование зонда с датчиком (элементом) Холла важны при проведении повторных измерений напряженности поля, особенно при использовании одноосных (поперечных или осевых) зондов.

При использовании этих зондов важно убедиться, что датчик не только перпендикулярен магнитному полю, но и правильно расположен внутри поля, чтобы зафиксировать ожидаемое значение поля.

Отклонение от угла в 90 градусов между линиями магнитного поля и датчиком приведет к неоптимальному измерению напряженности поля.

Чтобы помочь операторам с уверенностью проводить измерения, производители оборудования обычно предоставляют механические чертежи датчика Холла, указывающие размещение датчика на зонде.

 Угловое выравнивание

Выходной сигнал датчика Холла изменяется в зависимости от угла вектора поля к плоскости датчика. Выходной сигнал максимален, когда магнитное поле перпендикулярно устройству. На рисунке 1 отображаются ошибки, возникающие, когда датчик не перпендикулярен магнитному полю.

Рисунок 1. Уменьшение измерения из-за углового смещения.

 Размещение зонда в магнитном поле

Значения поля могут сильно различаться на небольшой площади, особенно при измерении очень близко к источнику магнитного поля. Важно понимать, что датчик находится где-то внутри зонда (см. Рисунок 2) и что поле будет регистрироваться в этом месте, а не на поверхности зонда. Разные зонды будут иметь датчик, расположенный в разных местах, то есть два разных зонда, размещенных в одном положении, фактически будут иметь датчики, которые измеряют разные места. Это может быть разница всего в несколько миллиметров; однако график на Рисунке 3 показывает, что вблизи магнита поле может значительно меняться на расстоянии всего 1 мм.

Рисунок 2. Расположение датчика (обозначено красным) по сравнению с кончиком зонда.

Рисунок 3. График измеренного падения плотности потока как функции расстояния (мм) от внешней поверхности магнита, движущегося вдоль красной линии, показанной на рисунке 4. Плотность потока представлена ​​как процент поля по сравнению с поверхностью магнита.

Рисунок 4. Поперечное сечение цилиндрического магнита и плотность потока, который он создает.

 

 3. Калибровка

Цель калибровки — минимизировать погрешность измерения. Хотя важно калибровать новую систему, не менее важно проводить повторную калибровку на постоянной, запланированной основе.

В течение срока службы вашей системы ее сложные электронные компоненты подвергаются воздействию множества условий окружающей среды, таких как температурные колебания, вибрация и электростатические заряды. Для схем и компонентов естественно дрейфовать при постоянном использовании. Хотя эти изменения обычно невелики, их кумулятивные эффекты будут продолжать расти в течение срока службы оборудования, что может привести к будущим проблемам с точностью измерений.

СОВЕТ ОТ ПРОФЕССИОНАЛА: Минимизируйте неопределенности измерений, запланировав периодическую перекалибровку.

 График калибровки

Хотя не существует установленного стандартного интервала для повторной калибровки измерительных приборов, графики калибровки основаны на нескольких факторах:

— Требования контракта или правила
— Точность измерений
— Условия окружающей среды
— История производительности оборудования.

В 2006 году в ходе расследования были опубликованы результаты о частоте повторной калибровки критических и некритических измерительных приборов. Результаты показали, что как для критических, так и некритических измерительных приборов 55% калибровались ежегодно. Еще 40% критического измерительного оборудования калибровались дважды в год. Исследование показывает, что калибровка является неотъемлемой частью внутренних программ обеспечения качества, независимо от отрасли. СОВЕТ ОТ ПРОФЕССИОНАЛА: Прослеживаемая калибровка является неотъемлемой частью любого плана проверки качества.

 Прослеживаемость

Поскольку число лабораторий по испытанию и калибровке приборов продолжает расти по всему миру, важность прослеживаемости измерений до принятых национальных и международных стандартов возросла. Хотя есть расходы, связанные с калибровкой, расходы, связанные с отсутствием калибровки, могут быть гораздо больше: проблемы с качеством, перерывы в производстве, несоответствия и отзывы продукции.

 4. Температура

Современные тесламетры динамически компенсируют большинство факторов окружающей среды, связанных с работой датчика Холла, расположенного в зонде Холла. Температурная компенсация зонда должна быть реализована как минимум из-за изменения чувствительности и напряжения смещения датчика Холла с температурой. Обычно это достигается с помощью встроенного датчика температуры на кончике зонда.

Даже при этой встроенной компенсации зонда важно помнить, что эта компенсация обычно не распространяется на тесламетр и его измерительную схему. Для обеспечения заданной производительности измерений тесламетр должен работать как можно ближе к заданной рабочей температуре.

Эта концепция распространяется и за пределы температуры окружающей среды. Когда прибор впервые включается, его схема нагревается до точки равновесия, где вся схема будет заметно теплее, чем температура окружающей среды. Это «теплое» состояние — то, как прибор будет откалиброван, то есть прибор не будет обеспечивать свою номинальную точность, пока не прогреется. Обязательно либо встройте процессы, обеспечивающие это время прогрева, либо выберите прибор, который не требует периода прогрева для достижения полной точности.

 5. Ошибка смещения

Из-за производственных допусков и характеристик полупроводниковых материалов, используемых для производства датчиков Холла, небольшое напряжение может появляться при отсутствии магнитного поля. Разница между этим небольшим напряжением и нулем называется смещением или ошибкой смещения датчика. Все датчики подвержены смещению; чем чувствительнее датчик, тем больше становится смещение. Технические специалисты используют камеры нулевого магнитного поля для обнуления своих датчиков, что может варьироваться от легкого неудобства до источника разочарования в зависимости от того, как часто обнуляется датчик.

Обратитесь к документации производителя для получения рекомендуемого интервала повторного обнуления. Он может варьироваться от одного раза в день, сеанса измерения или даже каждого измерения. Чтобы избежать этого неудобства и источника потенциальной ошибки технического специалиста, который забывает этот шаг, выберите тесламетр с большим интервалом повторного обнуления или, что еще лучше, тот, который никогда не нужно обнулять.

 

 


Возврат к оглавлению

Дата последнего изменения: 14.10.2025

postmaster@rusmagnet.ru