Фотогальванометрический веберметр
Из этого выражения видно, что постоянная баллистического гальванометра Сф за-
висит от сопротивления цепи, поэтому определять ее необходимо при том сопро-
тивлении цепи, при котором производится измерение магнитного потока. Кроме того, так как точность интегрирования импульса зависит от его длительности, из-
менение потока должно происходить достаточно быстро,чтобы продолжительность
импульса была в 20 – 30 раз меньше периода колебаний подвижной части гальва-
нометра.
Для определения постоянной баллистического гальванометра по магнитному по-
току используют меру магнитного потока в виде двухобмоточной катушки с извест-
ной взаимной индуктивностью.
При изменении тока в первичной обмотке катушки взаимной индуктивности на не-
которую величину DI во вторичной ее обмотке, присоединенной к баллистическому гальванометру (см. рис. 4), произойдет изменение магнитного потока:
DF=MDI,
где М – коэффициент взаимной индуктивности катушки.
Это изменение потока DF вызовет отброс подвижной части баллистического галь-
ванометра b1m.
Отсюда интерисующая нас постоянная баллистического гальванометра по магнит-
ному потоку будет
Сф=
, Вб¤дел.
Баллистический гальванометр в рассмотренной схеме можно заменить вебермет-
ром.
В магнитоэлектрическом веберметре используется измерительный механизм маг-
нитоэлектрической системы с противодействующим моментом, близким к нулю, и большим моментом электромагнитного торможения (рамка веберметра замкнута на измерительную катушку, имеющую обычно малое сопротивление).
Уравнение движения подвижной части веберметра можно записать в следующем виде:
J
+P2
=Bswi.
Ток i определяется э.д.с., которая возникает в цепи веберметра при изменении по-
тока, сцепляющегося с витками измерительной катушкой, подключенной к зажимам веберметра. Эта э.д.с. определяется выражением (**):
J+P2=
(ex-L
).
Интегрируя это выражение за время движения подвижной части (от 0 до t) и учи-
тывая, что в момент времени 0 и t подвижная часть находится в состоянии покоя, получаем
P2 Da=
=DФхwк.
окончательно получим
Da=
DFх=
DFх ,
где Сф – постоянная веберметра, обычно выражаемая в веберах на деление.
Показания веберметра не зависят от времени магнитного потока (как это имело место в баллистическом гальванометре) и в некоторых пределах не зависит от соп-
ротивления внешней цепи (если оно достаточно мало). Так как противодействую-
щий момент прибора равен нулю, то его указатель может занимать произвольное по-
ложение. При определении магнитного потока DFх берут разность показаний прибо-
ра Da=a2-a1, где a2 – конечное показание, a2 – начальное показание.
Для установления указателя на нулевую либо другую удобную отметку шкалы (например, ею иногда может быть средняя отметка) в приборе используют электри-
ческий корректор. Он представляет собой катушку, расположенную в поле постоян-
ного магнита. Если соеденить эту катушку с рамкой веберметра и изменить поток, сцепляющийся с витками катушки (путем поворота катушки или магнита), то рамка веберметра отклонится; регулируя положение катушки или магнита, устанавливают указатель прибора в нужное положение.
Баллистический гальванометр превосходит магнитоэлектрический веберметр по чувствительности и позволяет изменять магнитные величины с большей точностью, но является прибором неградуированным и требует определения постоянной по маг-
нитному потоку Сф в каждом конкретном случае.
Веберметр является переносным прибором, шкала его отградуирована в единицах магнитного потока, он прост и удобен в работе, его показания в довольно широких пределах не зависят от сопротивления цепи и времени изменения потокосцепления.
Основными недостатками его являются относительно низкая чувствительность и малая точность.
В значительной мере лишен этих недостатков фотогальванометрический веберметр (ФЭВ).Упрощенная принципиальная схема ФЭВ, поясняющаяпринцип его действия, приведена на рис.5.
Работает схема следующим образом. Разность э.д.с. ех, возникающей на зажимах измерительной катушки ИК при изменении потокосцепления, и э.д.с. ео.с. обратной связи создает ток i, протекающий через обмотку рамки гальванометра Г с миниатюр
ным зеркальцем на подвижной части. Отклонение подвижной части гальванометра под действием тока i вызывает перемещение светового пятна по последовательно включенным фотосопротивлениям ФС1 и ФС2, в результате чего на входе усилите-
ля У появится сигнал и выходной ток I усилителя скомпенсирует ех через отрицате-
льную обратную связь при помощи катушки взаимной индуктивности М. Считая в приближении ех»ео.с. (предпологаем, что применен гальванометр высокой чувствите-льности к напряжению, и неучитываем э.д.с., индуктированную в рамке гальвано-
метра при ее движении), получим
wк
»M
,
т.е. по току I можно судить о потоке Фх.
Ток I можно измерить магнитоэлектрическим прибором, а при необходимости за-
писать самопишущим прибором или осциллографом. Теоретические и эксперимен-
тальные исследования компенсационного фотоэлектрического веберметра подтверж-