НПЦ
     
Тел./факс: +7 (495) 739-0785, +7 (495) 982-5912
Средства измерений параметров магнитных полей
Средства измерений электрических и радиотехнических величин
Медицинская физиотерапевтическая техника
Портативные универсальные миллитесламетры Холла
Проблемы метрологического обеспечения некоторых магнитных измерений
Эталонные источники магнитного поля для частот 0,01–30 МГц
Особенности применения миллитесламетров Холла
Гармонизация требований безопасности к контрольно-измерительным приборам и лабораторному оборудованию
Современные требования к испытаниям электрических медицинских приборов и аппаратов
Современные средства измерений параметров низкочастотных радиотехнических сигналов
Современные средства измерений нелинейных искажений и возможности их использования для метрологического обеспечения измерителей параметров качества электроэнергии
Прецизионные холловские средства измерений параметров магнитных полей
Некоторые аспекты испытаний средств измерений в целях утверждения типа
Подтверждение безопасности медицинского электрического оборудования
Контроль эффективности и безопасности применения медицинского ультразвукового оборудования в процессе его эксплуатации
Метрологическое обеспечение измерений коэффициента гармоник низкочастотных радиотехнических сигналов
О возможности использования миллитесламетров ТПУ в качестве рабочих эталонов
Тесламетр-веберметр универсальный ТПУ-2В


Особенности применения миллитесламетров Холла

На основе измерительных преобразователей Холла в нашей стране и за рубежом создана широкая гамма средств измерения магнитной индукции – миллитесламетров (их также ещё называют измерителями магнитных полей или гауссметрами). Они отвечают таким требованиям, как компактность (портативность), малые температурный коэффициент чувствительности и нелинейности в требуемом диапазоне измерений, технологичность и дешевизна. Ниже приведены типичные метрологические характеристики этих приборов.
  1. Вид измеряемого магнитного поля: постоянное (переменное, импульсное).
  2. Диапазон измерений: 0,001…2000 мТл (до 10 Тл).
  3. Приведенная погрешность: 2…5%.
  4. Частотный диапазон: до нескольких килогерц (при больших частотах недопустимо возрастают индукционные наводки).

Рассмотрим некоторые сферы применения миллитесламетров Холла.

Традиционной областью использования средств измерений магнитной индукции на основе преобразователей Холла являются научные исследования и разработки постоянных магнитов, электромагнитов, в том числе силовых, магнитных систем постоянного, переменного и импульсного магнитного полей, электродвигателей и электрогенераторов, магнитных материалов. Измерительные приборы требуются для контроля режимов работы намагничивающих устройств и постоянных магнитов из сплавов алюминий-никель-железо-кобальт (ЮНДК/ALNICO) и железо-хром-кобальт (ХК/CKS), постоянных магнитов на основе высококоэрцитивных материалов РЗМ-кобальт и неодим-железо-бор, постоянных магнитов и магнитопластов на ферритовой основе. Постоянные магниты находят все более широкое применение, в частности, в электронных приборах СВЧ, в электродвигателях, электрогенераторах, системах электропривода, магнитных сепараторах, а магнитопласты – в различного рода уплотнителях (например, в холодильниках и автомобилях).

Динамично развивается направление медицинской техники, ориентированное на создание магнитотерапевтических аппаратов и устройств. Для консервативного лечения используют собственно магнитотерапевтические аппараты, различного рода аппликаторы на основе постоянных магнитов, магнитолазерные аппараты для одновременного воздействия на патологический очаг лазерным излучением и постоянным магнитным полем. Контроль магнитных полей этих изделий должен производиться аккредитованными испытательными лабораториями при технических приёмочных и сертификационных испытаниях, изготовителями при приёмосдаточных испытаниях, ремонтными организациями после ремонта, инженерными службами лечебно-профилактических учреждений, а также сервисными службами и территориальными органами Ростехрегулирования при метрологическом контроле технического состояния магнитотерапевтической техники в процессе её эксплуатации. Динамический диапазон магнитотерапевтических аппаратов и устройств составляет от единиц миллитесла до 2…2,5 Тл, частотный диапазон – до нескольких килогерц, длительность импульсов магнитного поля, создаваемого аппаратами высокоинтенсивной импульсной магнитотерапии, – сотни микросекунд.

Магнитопорошковый метод неразрушающего контроля широко используется в следующих отраслях промышленности: металлургия; машиностроение; авиационная промышленность; железнодорожный транспорт; автомобильная промышленность; судостроение; строительство (стальные конструкции, трубопроводы); нефтегазовый комплекс (трубопроводы); энергетическое машиностроение; химическое машиностроение; ремонтные и эксплуатирующие предприятия транспортного комплекса. Миллитесламетры постоянных, переменных и импульсных полей применяют для контроля режимов намагничивания испытуемых деталей и их последующего размагничивания, а также измерения остаточной намагниченности. Первый параметр необходимо проверять для обеспечения требуемой чувствительности при определении дефектов, второй и третий – для исключения налипания ферромагнитных частиц на детали, прошедшие контроль, в процессе их эксплуатации. Основным нормативным документом является ГОСТ 21105-87 “Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод”. В настоящее время ТК 371 Ростехрегулирования подготовил вторую редакцию этого стандарта. На авиастроительных и авиаремонтных предприятиях действуют Инструкция № 370-70 “Контроль стальных деталей магнитопорошковым методом”, ВИАМ, 1970 г. и Руководящий технический материал РТМ1.2.020-81 “Контроль неразрушающий. Магнитопорошковый метод контроля авиационных деталей”, ВИАМ, 1981 г. На железнодорожном транспорте действует “Инструкция по неразрушающему контролю деталей и узлов локомотивов и моторвагонного подвижного состава”, ВНИИЖТ, № ЦТт-18/1, 1999 г. Контроль остаточной намагниченности деталей подшипников проводят по методикам, разработанным ВНИИПП.

Известно, что ферромагнитные изделия металлопроката часто имеют остаточную намагниченность. Применительно к стальным трубам большого диаметра это явление затрудняет сборку и качественную сварку плетей магистральных нефте- и газопроводов. На стальные трубы большого диаметра распространяются два нормативных документа: международный стандарт ИСО 3183-3:1999 “Нефтяная и газовая промышленность. Трубы стальные для трубопроводов. Технические условия поставки. Часть 3. Трубы класса требований С” (ISO 3183-3:1999 “Petroleum and natural gas industries. Steel pipe for pipelines. Technical delivery conditions. Part 3: Pipes of requirement class C”); документ ОТТ-08.00-60.30.00-КТН-013-1-04 “Система отраслевой стандартизации ОАО АКА “Транснефть”. Общие технические требования на нефтепроводные трубы большого диаметра”. В обоих документах (раздел D.2.3 и п. 3.7 соответственно) сформулировано требование – остаточная магнитная индукция на концах трубы не должна превышать 3 мТл. Для контроля этого параметра при выпуске заводские лаборатории металлургических и трубопрокатных заводов должны иметь соответствующие средства измерений.

Магнитные сепараторы на основе электромагнитов и постоянных магнитов широко применяются в горной промышленности (обогащение руд), промышленности строительных материалов, пищевой промышленности и др. для извлечения ферромагнитных примесей. Применяют также сепараторы цветных металлов (медных и алюминиевых сплавов с высокой электропроводностью) для их извлечения из твёрдых бытовых отходов. Все эти устройства выпускаются по ГОСТ 10512-93 “Сепараторы магнитные и электромагнитные. ОТУ”, который регламентирует также и требования к магнитным полям в сепараторах. В государственных стандартах на пищевые сыпучие материалы (крупы, мука, комбикорма, чай и т.д.) регламентируется содержание в продукте ферромагнитных включений (см., например, ГОСТ 20239-74 “Мука, крупа и отруби. Метод определения металломагнитной примеси”; межгосударственный стандарт ГОСТ 30483-97 “Зерно. Методы определения содержания металломагнитной примеси”), поэтому в технологических цепочках приготовления этих продуктов используются магнитные сепараторы. В силу ряда причин магнитная индукция сепараторов со временем уменьшается. Поэтому, например в “Правилах организации и ведения технологического процесса на мукомольных заводах”, Москва, 1991 г., п. 13.7 которых регламентирует требования к магнитной индукции, создаваемой сепараторами, указано, что контроль этого параметра должен проводиться не реже 1 раза в год. Миллитесламетры, используемые для этих целей, должны отвечать требованиям ГОСТ Р МЭК 61241-99 “Электрооборудование, применяемое в зонах, опасных по воспламенению горючей пыли”.

Рекомендациями Всемирной организации здравоохранения постоянные и переменные магнитные поля отнесены к воздействующим факторам окружающей среды, которые представляют потенциальную опасность для здоровья человека. В быту с магнитными полями, заметно превышающими уровень геомагнитного поля, человек практически не сталкивается. Однако персонал некоторых промышленных объектов в своей производственной деятельности подвергается воздействию значительных постоянных или переменных магнитных полей (например, сборщики магнитных систем с постоянными магнитами, рабочие электролизерных установок для производства алюминия, работники мощных объектов электроэнергетики – ЛЭП, подстанций и т.д.). То же может относиться к медицинскому персоналу, регулярно проводящему магнитотерапевтические процедуры. В настоящее время в стране действуют Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы “Электромагнитные поля в производственных условиях. СанПиН 2.2.4.1191-03”, которые оговаривают допустимое время пребывания человека в постоянном и переменном частоты 50 Гц магнитном поле в зависимости от значения магнитной индукции и параметров, характеризующих воздействие поля. Центры гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора оснащаются миллитесламетрами ТПУ для контроля параметров магнитных полей в производственных условиях на соответствие требованиям СанПиН 2.2.4.1191-03.

Средства измерений магнитной индукции часто используются в отраслях, на которые распространяется действие статьи 13 Закона РФ “Об обеспечении единства измерений”. Поэтому такие изделия подлежат обязательному государственному метрологическому контролю и надзору и должны проходить процедуру внесения в Государственный реестр средств измерений России. Наряду с Госреестром существуют также ведомственные реестры (перечни) средств измерений, разрешённых к применению, например в ОАО “РЖД” или в гражданской авиации России. Эти реестры предназначены для учёта специфики применения приборов на предприятиях соответствующей отрасли.

В России находится в обращении достаточно широкий парк портативных миллитесламетров Холла с автономным питанием и незначительными массо-габаритными характеристиками. Примером таких приборов могут служить миллитесламетры ТПУ, ТП2-2У и “Маяк-3М” (Россия), МТУ-1 (Украина), Gm04/05 (Великобритания), TEL-SMS111 и 907/908 (США), FH 51/54 (Германия). Перечисленные приборы имеют много общего и различаются возможностями измерений постоянных, переменных и импульсных магнитных полей, динамическими и частотными диапазонами, погрешностями измерений, габаритными размерами электронных блоков и измерительных зондов, типом элементов питания. Ряд зарубежных миллитесламетров снабжается интерфейсом RS-232. В некоторых приборах применены преобразователи Холла с большим энергопотреблением, поэтому в них используется сетевое питание, они имеют достаточно большие габариты и массу (“Маяк-2М”, “Маяк-5”). О большей части перечисленных приборов нет сведений о внесении их в Государственный реестр средств измерений России. Миллитесламетры портативные универсальные ТПУ прошли испытания для целей утверждения типа и зарегистрированы в Госреестре средств измерений России. Наряду с базовой моделью ТПУ выпускается несколько универсальных модификаций, предназначенных для измерений только постоянных магнитных полей, которые различаются диапазонами измерений. Стоит отметить, что миллитесламетр ТПУ-04 (для измерений постоянных магнитных полей в диапазоне 0,001…199,9 мТл) зарегистрирован в Перечне специальных средств измерений гражданской авиации России.

Ю.И. Казанцев, кандидат технических наук, ЗАО “НПЦентр” г. Москва,  МИР ИЗМЕРЕНИЙ 2/2008

© ЗАО "НПЦентр" Тел./факс: +7 (495) 739-0785, +7 (495) 982-5912; e-mail: info@npcentre.ru