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


Портативные универсальные миллитесламетры Холла

Опубликовано в журнале «Мир измерений» № 5, 2005

 

А.Е. Ескин, Ю.И. Казанцев, Д.Р. Васильев

 

 Среди большого разнообразия приборов для измерения магнитной индукции, отличающихся друг от друга динамическим и частотным диапазонами, точностью, массогабаритными характеристиками, особую группу составляют портативные универсальные миллитесламетры, предназначенные для измерения магнитной индукции постоянных, переменных и импульсных магнитных полей в диапазоне от долей миллитесла до 2 Тл в цеховых и полевых условиях. Такие миллитесламетры (зарубежные производители зачастую называют их универсальными гауссметрами), применяются в следующих областях:

– для измерения магнитной индукции и остаточной намагниченности в зазорах и на поверхностях магнитных систем при разработке, монтаже, эксплуатации и ремонте магнитных систем в приборостроении, машиностроении, электротехнике и электроэнергетике;

– для измерения магнитной индукции при разработке, эксплуатации и ремонте аппаратов магнитной терапии, различные виды которых (постоянного, переменного и импульсного магнитного поля) получили в последнее десятилетие достаточно широкое распространение в лечебной практике;

– для измерения магнитной индукции при контроле уровней постоянных и переменных магнитных полей, воздействующих на человека (в зоне мощных ЛЭП или вблизи железнодорожных линий и электроэнергетических установок, в производственных процессах);

– при проведении научных исследований.

Портативные универсальные миллитесламетры должны отвечать следующим требованиям: диапазон магнитной индукции от долей миллитесла до 2 Тл; частотный диапазон от десятков до нескольких тысяч герц; возможность измерять магнитную индукцию как в узких зазорах и на поверхностях магнитных систем, так и в соленоидах (катушках магнитного поля); погрешность измерений 2–10%; компактность конструкции и небольшие массогабаритные характеристики, позволяющие при измерениях легко держать прибор в одной руке; автономное питание при продолжительности работы без перезарядки или смены батарей не менее 8 ч; широкий интервал рабочих температур; удобство в эксплуатации и надежность.

В соответствии с перечисленными требованиями все портативные универсальные миллитесламетры используют в качестве первичных измерительных преобразователей преобразователи на эффекте Холла, которые отвечают таким требованиям, как незначительные размеры, малые температурный коэффициент чувствительности и коэффициент нелинейности в требуемом диапазоне, дешевизна и доступность.

В России находится в обращении достаточно широкий парк портативных миллитесламетров Холла, например: ТПУ и ТП2-2У (Россия), МТУ-1 (Украина), Gm04/05 (Великобритания), LakeShore 410 (Бразилия), TEL-SMS111 (США), 907/908 (США), FH 51/54 (Германия), RX 21b (Польша) и другие. Перечисленные приборы имеют много общего и различаются динамическими и частотными диапазонами, погрешностями измерений, наличием возможности измерения импульсных полей, габаритными размерами электронных блоков и измерительных зондов, типом элементов питания. Рядом зарубежных производителей выпускаются миллитесламетры, имеющие интерфейс RS 232 для подключения к компьютеру (например, Gm05, TEL-SMS111, FH 51/54).

Следует отметить, что, как правило, миллитесламетры используются в сферах обязательного государственного метрологического и надзора, и потому подлежат испытаниям для целей утверждения типа. Миллитесламетры ТПУ и ТП2-2У внесены в Государственный реестр средств измерений России и поставляются со свидетельством о первичной поверке. Зарубежные универсальные миллитесламетры испытаний для целей утверждения типа не проходили. Миллитесламетр МТУ-1 внесен в Госреестр Украины.

Для примера рассмотрим более подробно портативные универсальные цифровые миллитесламетры Холла ТПУ, которые предназначены для измерения следующих величин:

– магнитная индукция постоянного магнитного поля;

– средневыпрямленные и амплитудные значения магнитной индукции переменного магнитного поля в диапазоне частот от 20 до 1000 Гц (нормальная область) и до 5000 Гц (рабочая область);

– амплитудные значения магнитной индукции импульсного магнитного поля с длительностью импульсов от 0,1 мс до 2 с.

Миллитесламетры включают в себя электронный блок и измерительные зонды “М” и “С”.

Измерительный зонд “М” предназначен для измерения магнитной индукции в зазорах магнитных систем и на поверхности постоянных магнитов (ферромагнитных деталей), а также при контроле уровней постоянных и переменных магнитных полей, воздействующих на человека. Магниточувствительная ось преобразователя Холла перпендикулярна широкой плоскости измерительного зонда.

С помощью измерительного зонда “С” измеряют магнитную индукцию в катушках и соленоидах, вблизи поверхности постоянных магнитов (ферромагнитных деталей), а также при контроле уровней постоянных и переменных магнитных полей, воздействующих на человека. Магниточувствительная ось преобразователя Холла совпадает с продольной осью измерительного зонда.

В зондах используются измерительные преобразователи Холла на основе субмикронных гетероэпитаксиальных структур антимонида индия ИМ110А, которые изготавливаются компанией «Магнитэкс», г. Санкт-Петербург. Их температурные коэффициенты чувствительности в рабочем диапазоне температур миллитесламетра ТПУ не превышают 0,03 %/ºС. Для уменьшения индукционной наводки выводы преобразователей тщательно свиты между собой. Длина кабелей измерительных зондов не менее 1,5 м.

В зависимости от измеряемых величин и диапазонов измерений миллитесламетры изготавливаются в семи исполнениях.

Основная допускаемая относительная погрешность Δо, %, не превышает значений, рассчитанных по формулам:

при измерении магнитной индукции постоянного магнитного поля Δо = ±[2,0 + 0,1·(Вп/Ви - 1)];

при измерении средневыпрямленных значений магнитной индукции переменного магнитного поля Δо = ±[2,5 + 0,2·(Вп/Ви - 1)];

при измерении амплитудных значений магнитной индукции переменного и импульсного магнитного поля Δо = ±[5,0 + 0,5·(Вп/Ви - 1)],

где Вп – предел измерения миллитесламетра, мТл; Ви – показание миллитесламетра, мТл.

Дополнительная допускаемая относительная погрешность Δдоп, %, при измерении магнитной индукции переменного магнитного поля в рабочей области частот не превышает значений, рассчитанных по формуле Δдоп = ±5,0·(f - 1)], где f – частота измеряемого магнитного поля, кГц.

Достоинством миллитесламетра ТПУ является удобство работы не только в лабораторных и цеховых, но и полевых условиях, а также наличие относительно большого (размер по диагонали 3") 3,5 разрядного жидкокристаллического индикатора.

 

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