Измерение магнитных полей 1-2 Тл, Датчики Опции

[Vldmr]

Здравствуйте! Хочу измерить постоянное магнитное поле 1-2 Тесла в зазоре. Нужен какой-то датчик, желательно не толще 1 мм. Такие вообще существуют? Измерил поле электромагнита: вставлял витки тонкого провода, включал магнит и интегрировал по времени получившийся сигнал. Не очень точно, но оценить можно. А чем измерить поле постоянного магнита?

[Crowbar]

Датчик Холла вам в помощь.

[Tanya]

Измерил поле электромагнита: вставлял витки тонкого провода, включал магнит и интегрировал по времени получившийся сигнал. Не очень точно, но оценить можно. А чем измерить поле постоянного магнита?

Можно эту же штучку вытянуть из зазора ручками или еще чем... И очень даже неплохо можно так измерять... Вы(?) изобрели(?) баллистический магнетометр.

[vvs157]

Датчик Холла вам в помощь.

Не более 1 мм и до 2 Т - не очень просто найти. У промышленных гауссметров они обычно заметно толще

[Microwatt]

Значит, согнуть на коленке плохой, но тоненький датчик Холла. Ниче там особенного нет - кусок фольги, аккумулятор для хорошего тока и микровольты померять. Мерять будет, вот только откалибровать его...

[Dima_G]

Здравствуйте! Хочу измерить постоянное магнитное поле 1-2 Тесла в зазоре. Нужен какой-то датчик, желательно не толще 1 мм. Такие вообще существуют? Измерил поле электромагнита: вставлял витки тонкого провода, включал магнит и интегрировал по времени получившийся сигнал. Не очень точно, но оценить можно. А чем измерить поле постоянного магнита?

ЯМР датчики достаточно малогабаритные.

[Vldmr]

А где можно купить подходящие датчики в Питере?
Времени не очень много чтобы свой городить, наверняка при изготовлении датчика какие-то тонкости есть...
Но идея хороша, мне часто поля в мелких зазорах приходится мерить, промышленные гауссометры ооооочень неудобны ((((
Выдёргивать мелкую катушку тоже не всегда есть куда, хотя этот вариант мне кажется наиболее реалистичным на данный момент...

[vvs157]

кусок фольги, аккумулятор для хорошего тока и микровольты померять.

Шутить изволите

[gregory]

ЯМР датчики достаточно малогабаритные.

Ими хорошо мерять однородные поля. Но , если применить импульсный метод и спиновое эхо , то можно и достаточно неоднородное измерить. В этом случае не надо модуляционной катушки, размеры падают, но чувствительность даже на протонах плохая. Правда в таких больших полях реализуемо

[Microwatt]

Шутить изволите

А что, датчик Холла нечто нерукотворное? Простой физический эффект, вполне доступный для наблюдения. Через плоский проводник в магнитном поле пропускаем ток. На боковых сторонах будет напряжение, пропорциональное магнитному полю.

[khach]

Любой аналоговый датчик холла из моторчика четырехногий. Только скалибровать надо. Желательно калибровать по ЯМРовскому датчику. Магнетометр можно сваять из обычной звуковой карты- накачка датчика синусом, измерения ей же. Уберутся контактные разности потенциалов которы весьма гадять вблизи нуля.
В принцпе был токий ЯМР датчик в виде печатной катушки из фольги на поверхности фторопласта. Работал по ядрам фтора.
Еще иногда неплох оказывается вибрационный магнетометр- обычный динамик, к диффузору прикреплен шток. На конце штока петля в измеряемом зазоре с полем. На штоке-катушка датчик перемещений. И снова комп и аудиокарта. Динамик накачиваем с аудиовыхода. Один из стереоканалов измеряет амплитуду колебаний штока, второй- исследуемый сигнал.

[Tanya]

А что, датчик Холла нечто нерукотворное? Простой физический эффект, вполне доступный для наблюдения. Через плоский проводник в магнитном поле пропускаем ток. На боковых сторонах будет напряжение, пропорциональное магнитному полю.

Все правильно. Только проводник должен быть плохой. Их обычно называют полупроводники.

[vvs157]

Через плоский проводник в магнитном поле пропускаем ток. На боковых сторонах будет напряжение, пропорциональное магнитному полю.

С этим никто и не спорит. Но в чистых металлах холловская разность потенциалов весьма мала. По порядку величин в алюминии на мм датчика в 1 Тл хорошо если будет 1 мкВ. Поэтому реальные датчики Хола делают из полупроводников, которые "на коленке" не получаются.

[Tanya]

Еще иногда неплох оказывается вибрационный магнетометр- обычный динамик, к диффузору прикреплен шток. На конце штока петля в измеряемом зазоре с полем. На штоке-катушка датчик перемещений. И снова комп и аудиокарта. Динамик накачиваем с аудиовыхода. Один из стереоканалов измеряет амплитуду колебаний штока, второй- исследуемый сигнал.

Тут от геометрии все зависит. Если размеры фиксированы, то можно. В однородном поле никакого сигнала.
Есть еще метод Гуи - измеряется сила, действующая на однородный по сечению диа- или парамагнетик, один конец которого находится в измеряемом поле, а другой вне его. Чувствительность (сила) пропорциональна квадрату поля и сечению образца. Еще можно измерять силу при движении фольги в зазоре с постоянной скоростью. Или время пролета.

[alexQ]

khach,

а можно поподробнее про ЯМР датчик на фторопласте? если можно инфу в личку или разжевать.
как считается и т.п.

[Tanya]

khach,

а можно поподробнее про ЯМР датчик на фторопласте? если можно инфу в личку или разжевать.
как считается и т.п.

ЯМР - это очень просто считается. В магнитном поле ядерные уровни расщепляются (см. ядерный магнетон). И на определенной частоте (Split_Energy=h*frequency) происходит резонансное поглощение накачки. Проблема в правильной геометрии катушечек.

[khach]

khach,

а можно поподробнее про ЯМР датчик на фторопласте? если можно инфу в личку или разжевать.
как считается и т.п.

По изотопу фтор 19. Гиромагнитное соотношение 40 Мгц на теслу, и в тефлоне его много. Можно и по водороду 42.6 Мгц на теслу, но водород с чем то связывать надо (воду в ампулку заливать), а тут просто кусочек тефлона, обмотанный 10-15 витками и подключенный к автодинному генератору. Ну и сверху и снизу две плоские катушки для модуляции поля для синхронного детектирования тоже витков по 20-30.
Хотя конечно найти сигнал ЯМР без опыта трудновато- для магнетометров делали двухступенчатую настройку- около датчика ЯМР был второй датчик - холловский, холловский определял поле грубо, по нему выставтяли частоту автодина и начинали поиск сигнала ЯМР.
Вот именно поиск сигнала - вещь нетривиальная. К сожалению этим делом занисался в допроцессорную эпоху, тогда лучше всего было искать на-глаз, глядя на экран осциллографа. Хотя сейчас наверно любой АРМ с этим справится.

[dpss]

Мы калибровали по промышленному теслагауссметру взятому на время в соседней конторе.

[Microwatt]

Если очень хочется и нужно, то минимум 10 способов измерения должно придти в голову.
Не пробовал, но если поместить в зазор плоскую печатную катушку и привести ее в движение, (пусть от того же динамика), то по ЭДС напряженность поля можно определить достаточно точно. И калибруется вроде датчик легко.

[Tanya]

Если очень хочется и нужно, то минимум 10 способов измерения должно придти в голову.
Не пробовал, но если поместить в зазор плоскую печатную катушку и привести ее в движение, (пусть от того же динамика), то по ЭДС напряженность поля можно определить достаточно точно. И калибруется вроде датчик легко.

Нет, проинтегрированная ЭДС даст только поток. Поэтому, получим среднее поле по площади плоской катушки.

[Microwatt]

Нет, проинтегрированная ЭДС даст только поток. Поэтому, получим среднее поле по площади плоской катушки.

Вообще-то, да. Прямые показания не годятся. Да и конструкция катушки ... тут слету можно дров наломать. Проводники должны быть определенной формы, круговой проводник даст нулевую ЭДС.
Но Е=B* l *v должно помочь.
Проводник, движущийся поперек поля должен полностью помещаться в зазоре по его ширине. Иначе, от его длины и показания будут меняться.... Прямоугольная катушка, вдвинутая одной, короткой, стороной в зазор.
Жаль, я не представляю "наощупь" величины постоянной Холла. Да, датчики делают не из чистых металлов, но там и рабочие токи единицы-десятки миллиампер. Медная фольга и 5-10 ампер удержать может. Кратковременно и в 10 раз больше. Размеры тоже могут быть побольше, чем доли миллиметра. Неужели эффект Холла будет при такой конструкции слабовыражен?
Вот тут бы Вам, Таnya, оценить параметрически во что это может вылиться. Думаю, 5-10 милливольт были бы очень неплохим, комфортным для дальнейшей обработки уровнем.
Что еще навскидку можно в качестве велосипеда изобрести?
М..мм. Если сделать автогенератор на насыщающемся магнитном сердечнике, очень тонком, то при воздействии внешнего поля на часть сердечника симметрия колебаний будет нарушаться, вплоть до срыва колебаний. Если сделать компенсационную обмотку и подмагничивать сердечник в противоположном направлении, то по величине тока компенсации можно судить об индукции в зазоре. "Сердечник" этот можно сделать на тонкой проволоке, сродни скрепке. так, чтобы голый, свободный от обмоток участок помещался в зазор. где проводятся измерения.

[vvs157]

Да, датчики делают не из чистых металлов, но там и рабочие токи единицы-десятки миллиампер. Медная фольга и 5-10 ампер удержать может. Кратковременно и в 10 раз больше. Размеры тоже могут быть побольше, чем доли миллиметра. Неужели эффект Холла будет при такой конструкции слабовыражен?

Точно не считал, но по порядку по-моему при токе в 100А бутет что-то на уровне 100 нВ на 1 Тл поля и 1 мм расстояния между холовскими электродами. Постояная Холла для чистых металлов и полупроводников различается в 10е8 раз

[Microwatt]

Точно не считал, но по порядку по-моему при токе в 100А бутет что-то на уровне 100 нВ на 1 Тл поля и 1 мм расстояния между холовскими электродами. Постояная Холла для чистых металлов и полупроводников различается в 10е8 раз

Печально...

[Okorok]

Здравствуйте! Хочу измерить постоянное магнитное поле 1-2 Тесла в зазоре. Нужен какой-то датчик, желательно не толще 1 мм. Такие вообще существуют? Измерил поле электромагнита: вставлял витки тонкого провода, включал магнит и интегрировал по времени получившийся сигнал. Не очень точно, но оценить можно. А чем измерить поле постоянного магнита?

Такие датчики (Холла) существуют, здесь даже карманные приборы с датчиком толщиной 0,7 мм продают (проспект в прикрепленном PDF файле).
Из чего сделать такой датчик самому - к сожалению, не нашел.

Если толщина датчика может быть до 1,5 мм, я бы делал с AD22151.

Сообщение отредактировал Okorok - Jan 2 2010, 12:47

[Guest_orthodox_*]

Если очень хочется и нужно, то минимум 10 способов измерения должно придти в голову.
Не пробовал, но если поместить в зазор плоскую печатную катушку и привести ее в движение, (пусть от того же динамика), то по ЭДС напряженность поля можно определить достаточно точно. И калибруется вроде датчик легко.

Собственно, кусок проводника с пропущенным по нему током, а меряется сила, действующая на проводник.
Удобно тем, что используя весы и линейку - в принципе можно откалибровать, грубо конечно...
Лучше все же по образцовому прибору...

Для продвинутых вариант - пропустить известный переменный ток, закрепивши упруго - и измерять амплитуду колебаний, что несложно - магнитик с катушкой на другом конце и милливольтметр. Похожая штука у одного из наших динамикостроителей лет 20 отработала, вроде и по сей час....


PS подводящие проводники надо чтобы были перпендикулярны измерительному или хоть параллельны между собой...
Вот плоская печатная катушка по Микроватту - самое то. лучше не придумать.

[Microwatt]

Собственно, кусок проводника с пропущенным по нему током, а меряется сила, действующая на проводник.

Так с таким размахом конструкторской мысли можно и до шлейфового осциллографа докатиться!
Там не весы, а зайчик от крохотного зеркальца на двух проводниках, натянутых струной (одновитковая рамка). В магнитном поле при пропускании тока зеркальце поворачивается. Зеркало - из любой микросхемы чип. кусок зеркально полированного кремния.
М-да... Что-то полистал - более 1000 гаусс датчиков Холла не просматривается....
Есть малогабаритные, но это не измерители, а датчики "поле есть/нет".

Сообщение отредактировал Microwatt - Jan 3 2010, 01:30

[syurish]

Попробуйте поискать здесь.

[Guest_orthodox_*]

Так с таким размахом конструкторской мысли можно и до шлейфового осциллографа докатиться!
Там не весы, а зайчик от крохотного зеркальца на двух проводниках, натянутых струной (одновитковая рамка). В магнитном поле при пропускании тока зеркальце поворачивается. Зеркало - из любой микросхемы чип. кусок зеркально полированного кремния.
М-да... Что-то полистал - более 1000 гаусс датчиков Холла не просматривается....
Есть малогабаритные, но это не измерители, а датчики "поле есть/нет".

Тут прелесть в том, что годится почти что угодно, чтобы мерить силу или косвенно, ускорение.
Вплоть до системы с катушкой от небольшого динамика. И предела по измерению поля особо нету при том,
меди безразлично - линейность и при 7 Т будет...Если бы я не был ленивым, в свое время не совал бы свой тесламетр в поле 7 Т,
и не порвал бы датчик... Концентратор МП мы тогда испытывали...
А до 1Т не сильно-то и нужно мерить...Почти ничего не померяешь... Хотя бы 2Т нужно, если задачи не экзотические...

[vvs157]

Хотя бы 2Т нужно, если задачи не экзотические...

А что мешает купить готовый? - Хоть до 35Т
http://www.lakeshore.com/mag/ga/gm455po.html

[khach]

А что мешает купить готовый? - Хоть до 35Т
http://www.lakeshore.com/mag/ga/gm455po.html

Гы. Наверно цена. Особенно если учесть, что калиброванный датчик Холла от лейкшора под килобакс стоит. Как пользователь подобного магнитометра скажу, что машинка хорошая, на переменном токе датчик возбуждает.
Да, и до 35Т нужна целая куча датчиков, а не один универсальный, добавьте к цене. С другой стороны после калибровки с этим магнетометром прекрасно работает датчик от моторчика сидирома.

[Serj78]

Любой аналоговый датчик холла из моторчика четырехногий. Только скалибровать надо. Желательно калибровать по ЯМРовскому датчику.

Увы, большинство из них даже при токе в 100ма после 1 тл жутко нелинейные становятся. Надо калибровочную таблицу составлять.

Лет 8 назад покупали датчики на "электросиле", при заводе магазинчик был...
Датчик толщиной 0.5мм, рабочая зона 2х2мм, заформовано в тонкий пластик Г-образной формы в плане. Габариты 6х12мм, с 2мм ленточными выводами по широкой стороне.

Были и такие кристаллики отдельно, но на 10ма тока, другого производителя, у них 0.1 мм лаковые проводки были- после пары лет эксплуатации отсыхали, несмотря на заливку.

[vvs157]

Были и такие кристаллики отдельно, но на 10ма тока, другого производителя, у них 0.1 мм лаковые проводки были- после пары лет эксплуатации отсыхали, несмотря на заливку.

При "советской власти" по- моему питерский ФТИ им. Иоффе делал датчики вполне линейные до 10 Т

[SBE]

Здравствуйте! Хочу измерить постоянное магнитное поле 1-2 Тесла в зазоре. Нужен какой-то датчик, желательно не толще 1 мм. Такие вообще существуют? Измерил поле электромагнита: вставлял витки тонкого провода, включал магнит и интегрировал по времени получившийся сигнал. Не очень точно, но оценить можно. А чем измерить поле постоянного магнита?

В Питере http://sensor.nm.ru делает неплохие датчики Холла, толщина доли миллиметра. И готовые измерительные зоны с толщиной вплоть до 0,5мм. Про желаемую вы ничего не сказали, но порядка 1% или даже лучше вы получите без особых проблем. Например у меня вариант их датчиков, где нелинейность 0.3% при 2Тл. Может есть и лучше, не интересовался.

[IEC]

Сейчас для измерения полей до 2 Тл использую Холл ПХЭ-602-117Б чувствительность около 0.3 В/Тл при 100ма. (размеры 3*3*0,8 мм выводы провод ПЭВ), но очень нужно стабилизировать ток через датчик и его температуру(Термостат и т.д.). Хотя все зависит от точности, которую надо получить. Калибровка с помощью ЯМР.

[dpss]

Еще один вариант калибровки тесламетра http://www.gmw.com/permanent_magnets/pm-1055-nmr.html

[Alex11]

Если немного потолще влезет, то есть ДХК-0.5 - до 1 Тл точно работает, может и больше, и SS94A2D - до 2.5 Тл. Первый 1.5 мм, второй 1.7. ДХК всего за 50р дают, но калибровать надо и ток стабилизировать.

[vvs157]

Еще один вариант калибровки тесламетра http://www.gmw.com/permanent_magnets/pm-1055-nmr.html

За эти деньги можно купить очень качественный калиброванный прибор - цены за эти калиброванные магниты -
Permanent Magnet, 0.5T Nominal Field $3,440

[dpss]

Катушки Геймгольца - более бюджетный способ.
http://www.npcentre.ru/view_docs.php?doc=14
http://www.sciteclibrary.ru/cgi-bin/yabb2/...?num=1237471417
http://imlab.narod.ru/M_Fields/H_Coils/H_Coils.htm