13. Феррозондовый датчик магнитного поля (демонстрации с датчиком и с устройством, моделирующим феррозондовый датчик).

Цель: продемонстрировать работу феррозондового датчика магнитного поля; собрать электромеханическую модель феррозондового датчика магнитного поля, облегчающую понимание принципа работы датчика.

Приборы и принадлежности: общее оборудование и принадлежности, феррозондовый датчик магнитного поля, постоянный магнит, катушка на 220В и ярмо сердечника от универсального школьного трансформатора.

На рисунке 35 приведена схема, поясняющая устройство феррозондового датчика магнитного поля. Датчик состоит из двух ферромагнитных сердечников, на каждом из которых имеется модулирующая обмотка. Обмотки включены последовательно таким образом, что создаваемые ими переменные магнитные потоки сдвинуты на 180⁰. Оба сердечника с модулирующими обмотками охватывает измерительная  обмотка. Модулирующие обмотки питаются от источника переменного напряжения. Через них должен протекать ток, соответствующий напряженности переменного магнитного поля в 3-5 раз большей напряженности насыщения (см. рис. 36). На рисунке 36 приведена зависимость магнитной индукции внутри сердечника от напряженности магнитного поля B=f(H), зависимости напряженности магнитного поля и дифференциальной магнитной проницаемости от времени. В ту часть периода, когда напряженность магнитного поля меньше напряженности насыщения, магнитная проницаемость сердечника велика (в тысячу - сто тысяч раз больше магнитной проницаемости вакуума), а в ту часть периода, когда напряженность магнитного поля больше напряженности насыщения, магнитная проницаемость резко уменьшается. Если поместить датчик в постоянное магнитное поле, то условно можно считать, что в это поле дважды за период переменного тока возбуждения вносится концентратор поля и в измерительной обмотке наводится ЭДС.

Понять принцип работы датчика позволяет следующий опыт (электромеханическая модель). На краю стола располагают катушку индуктивности на 220В от универсального трансформатора, выводы которой подключают ко входу У осциллографа. Если вдвигать и выдвигать ярмо сердечника из катушки, то ЭДС наводится не будет. Если же расположить постоянный магнит снизу стола под катушкой и снова вдвигать и выдвигать ярмо сердечника из катушки, то в ней будет наводиться ЭДС, фиксируемая осциллографом.

В ходе демонстрации показывают электромеханическую модель датчика, возможность обнаружения с помощью датчика магнитного поля постоянного магнита и магнитного поля катушки с током. Обращают внимание на то, что ось датчика должна быть параллельна вектору магнитной индукции исследуемого поля.