Измерение параметров магнитных и электрических полей.

Поле физической величины – пространство, в каждой точке которой задано значение этой физической величины.

Если каждой точке пространства ставится в соответствие скалярная величина, то возникает скалярное поле (например, поле температуры, поле электрического потенциала). Если каждой точке пространства ставится в соответствие вектор , то говорят, что задано векторное поле (поле скоростей частиц движущейся жидкости, силовое поле, поле электрической напряженности).

В электрическом поле(ЭП) каждой точке пространства ставится в соответствие вектор напряженности электрического поля Е, в магнитном (МП) - вектор магнитной индукции В.

Постоянное магнитное поле создается постоянными токами, протекающими в электрических цепях или внутримолекулярными токами – поля, создаваемые постоянными магнитами.

Переменные магнитные поля создаются переменными токами или изменяющимся электрическим полем. Согласно теории электромагнетизма изменяющееся магнитное поле порождает электрическое. Таким образом, переменному электрическому полю всегда сопутствует магнитное и наоборот. Совокупность этих двух полей и называется электромагнитным. В электромагнитном поле каждой точке пространства ставится в соответствие вектор напряженности электрического поля Е и вектор магнитной индукции В.

Методы измерений МП основаны на различных физических эффектах: силовом взаимодействии МП с магнитным моментом тела или частиц вещества, возбуждении ЭДС индукции в катушке индуктивности в переменном МП, изменении траектории дви­жущихся в МП электрических зарядов под воздействием откло­няющей силы, прецессии ядер с ненулевым спином в МП, пере­ходе вещества в сверхпроводящее состояние и обратно.

ЭДС индукции, возбуждаемая в катушке индуктивности, зависит от скорости изменения магнитной индуктивности: U = NS(dB/dt). где N - число витков. S - площадь катушки. Она может возникать как в переменном магнитном поле, так и в по­стоянном при вращении в нём катушки. Датчики, основанные на этом эффекте, называются индукционными.

Требования, предъявляемые к современной РЭА, такие как: повышение надежности и помехоустойчивости, снижение цены, габаритов, потребляемой мощности - распространяются и на датчики. Выполнение этих условий становится возможным при использовании микроэлектронных схемотехники и технологии, поскольку:

во-первых, электрофизические свойства полупроводников и полупроводниковых приборов, на которых основана микросхемотехника, сильно зависят от внешних воздействий;

во-вторых, микроэлектронная технология основана на групповых методах обработки материалов для изготовления приборов, что снижает их себестоимость, габариты, потребляемую мощность и ведет к повышению надежности и помехоустойчивости. Кроме того, при использовании полупроводникового сенсора или сенсора, изготовление которого совместимо с технологическим процессом создания интегральных микросхем (ИМС), сам сенсор и схемы обработки полученного сигнала могут быть изготовлены в едином технологическом цикле, на едином полупроводниковом или диэлектрическом кристалле. К наиболее распространенным микроэлектронным магнитным преобразователям относятся: элементы Холла; магниторезисторы; магнитотранзисторы и магнитодиоды; магниторекомбинационные преобразователи.

Данный цикл лабораторных работ посвящен измерению параметров магнитных и электромагнитных полей преобразователями различных типов.

К выполнению лабораторных работ предъявляются следующие общие требования:

На первом этапе лабораторной работы студенты изучают теоретическую часть работы. Для проверки освоения теоретической части в описании лабораторной работы приводятся контрольные вопросы. К выполнению лабораторной работы приступают только после собеседования и устного разрешения преподавателя!

Лабораторная работа, как правило, выполняется бригадой в составе двух человек. Старший в бригаде получает под свою ответственность от препо­давателя необходимые приборы, оборудование и техническую документацию на них (инструкции, описания).

К практическому выполнению работы студенты приступают после тщательного изучения соответствующей технической документации.

Обработка результатов исследований проводится каждым студентом самостоятельно при оформлении отчёта о лабора­торной работе.

Оформление отчёта о ЛР:

Отчёт о лабораторной работе должен быть оформлен при подготовке к защите по прилагаемой форме (см. приложение).

Отчёт о лабораторной работе должен быть напечатан на лис­тах формата А4. шрифтом Times New Roman. 12 кг (в таблицах -10 кг), одинарный межстрочный интервал, поля 2,5 см.

ПРИЛОЖЕНИЕ

БГТУ им. Д.Ф. Устинова Лабораторный практикум по дисциплине
«Физические принципы первичных преобразователей»

Лабораторная работа №__

(название работы)