УДК 681.317.4

ОБОБЩЕННАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Сулейманова Л.И.

Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Сулейманова Л.И. Обобщенная классификация магнитометрических преобразователей // Современные научные исследования и инновации. 2011. № 7 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2011/11/5363 (дата обращения: 30.09.2017).

Во многих отраслях науки и техники возникает необходимость определения параметров магнитных полей. Создание удовлетворяющих разнообразным техническим требованиям средств измерений параметров магнитных полей возможно только на базе различных магнитоизмерительных преобразователей. Очевидно, что какое-либо последовательное изложение общей теории таких преобразователей предполагает их классификацию. Несмотря на значительное количество работ в этой области, в настоящее время отсутствует обобщенная классификация магнитоизмерительных преобразователей. В основу существующих классификаций обычно ставится какой-либо один признак, по которому осуществляется деление преобразователей.

В настоящее время магнитоизмерительные преобразователи классифицируют:
– по физическому явлению или эффекту, на котором основано его действие [1-4];
– по их назначению [1,3];
– по условиям применения.

Единой классификации магнитоизмерительных преобразователей пока не разработано.

Однако любой магнитоизмерительный преобразователь является устройством, включающим в себя многие признаки, как на уровне физических законов, так и на уровне схемотехнических решений, а известные классификации не позволяют ориентироваться во всем многообразии существующих решений.

С целью устранения отмеченных недостатков, ниже сделана попытка разработать обобщенную классификацию магнитометрических преобразователей на основе древовидного классификационного графа (рис.1), идея использования которого предложена в [6, 7]. На рисунке слева кратко даны основные классификационные признаки, по которым производится разделение на группы. Данные группы в свою очередь образуют уровни классификации (I-V). Группы каждого уровня от I до V в верхнем правом углу обозначены цифрами. Соответственно этому обозначены вершины графов в каждом уровне.

Для наглядности вершины графов обозначили следующими символами:

 

Удобство представления информации в виде графов состоит в том, что любой класс преобразователей может быть закодирован в виде последовательности индексов, которыми обозначены узлы графа, т. е. любой группе топологически соответствует определенный путь. Например, код 1201 соответствует электромеханическим преобразователям магнитной индукции переменного магнитного поля с прямым типом преобразования, принцип действия которых основан на законе Ампера.

Группу устройств, лежащую выше в классификационном графе по отношению к какой-либо рассматриваемой группе, будем называть классом. Например, для группы 021 группа 02 будет являться классом, который включает также группу (подкласс) 020.

Согласно схеме, главным признаком, по которому разделяются магнитоизмерительные преобразователи, является принцип действия. Кажется странным, что квантовые преобразователи отнесены к преобразователям, принцип действия которых основан на законе Ампера. Попытаемся объяснить, по каким критериям данные преобразователи включены в вышеозначенный класс.

Общепринято, что процессы, протекающие в квантовых преобразователях, описывают на языке квантовой механики, которая позволяет не только рассчитать интенсивность упорядоченного перехода частиц с одного электронного уровня на другой, но и найти времена релаксации частиц, обусловленные их взаимодействием с «решеткой». Однако обладающие спином заряженные частицы, каким бы квантовым закономерностям они не подчинялись, всегда ведут себя в магнитном поле точно так же, как контуры с током, вращающиеся вокруг собственных нормалей: они прецессируют в этом поле. Поэтому справедливость уравнений преобразования не ограничивается рамками квантовой теории, а выходит за ее пределы.

Единый подход к рассмотрению процессов, протекающих в некоторых электромеханических и квантовых преобразователях позволяет выявить их общие свойства:
– в них всегда осуществляется частотная модуляция;
– информативный параметр выходного сигнала несет сведения о модуле вектора магнитного поля.

Таким образом, квантовые преобразователи можно отнести к таким устройствам, принцип действия которых основан на законе Ампера.

Своеобразие процессов, протекающих в магнитооптических преобразователях, привело к тому, что их по принципу действия отнесли в группу «Прочие».

В соответствии со схемой все существующие и потенциально возможные преобразователи могут быть объединены в три группы по функциональной зависимости выходного сигнала с непосредственно измеряемой величиной:

– указатели направления,   q=f1(ai), ai = io×B;
– модульные преобразователи, q=f1(ai), B=|B|;
– компонентные преобразователи, q=f1i)Bi=B·ioм ;

Здесь q – информативный параметр выходного сигнала (его амплитуда, частота или фаза); ai, B и Bi – параметры входного сигнала (измеряемые параметры); i0 – единичный вектор (орт);  – магнитная ось преобразователя.

Выводы:

  1. Сделана попытка обобщить множество признаков, по которым осуществлялись классификации магнитометрических преобразователей, что позволяет выработать единые критерии для оценки их метрологических, технических и эксплутационных характеристик.
  2. Предложен вариант обобщенной классификации магнитометрических преобразователей, который позволяет лучше ориентироваться среди существующих магнитометрических преобразователей.

Библиографический список
  1. Афанасьев Ю.В., Студенцов Н.В., Щелкин А.П. Магнитометрические преобразователи, приборы, установки. – Л.: Энергия, 1972.
  2. Смирнов В.И. Методы и средства функциональной диагностики и контроля технологических процессов на основе электромагнитных датчиков /Ульяновский государственный технический университет. – Ульяновск: УлГТУ, 2001.
  3. Средства измерений параметров магнитного поля/Ю.В. Афанасьев, Н.В. Студенцов, В.Н. Хорев. – Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1979.
  4. Арутюнов В.О. Электрические измерительные приборы и измерения, Госэнергоиздат, 1958.
  5. Мартяшин А. И., Шахов Э.К, Шляндин В.М Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. – М.: Энергия, 1976.
  6. Измерение больших постоянных токов без разрыва электрической цепи / Казаков М.К. – Ульяновск: УлГТУ,1997.


Все статьи автора «suleimanova.lili»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: