автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.05, диссертация на тему:Разработка и исследование индукционного компенсационного метода для эталонов и образцовых средств измерений магнитной индукции переменного поля

^ 3 »ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

"ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТРОЛОГИИ им. Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА"

На правах рукописи

ЧЕРНЫШЕВ Всеволод Евгеньевич

УДК 621.317.412

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДУКЦИОННОГО КОМПЕНСАЦИОННОГО МЕТОДА 1ЛЯ ЭТАЛОНОВ И ОБРАЗЦОВЫХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ ПЕРЕМЕННОГО ПОЛЯ

Специальность 05.11.05 - Приборы и методы измерения

электрических и магнитных величин

05.11.15 - Метрология и метрологическое обеспечение

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук в форме научного доклада

Санкт-Петербург

1994

- г -

Работа выполнена в государственном предприятии "Всероссийский научно-исследовательокий инотмтут метрологии им.Д.И.Менделеева".

доктор технических наук.отариий научный оотрудник В.Я.Шифрин доктор технических наук,старана научный оотрудник С.А..Кравченко кавдвдат технических наук,доцент С.А.Спектор

Государственное предприятие геофизического приборостроения "Геологоразведка", г.Санкт-Петербург

Защита диосертации состоится 1995 г. в <10 час.

на заседании Специализированного совета К 0AI.03.0I при государственном предприятии "Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им.Д.И.Менделеева".

Адрес: 198005 г.Санкт-Петербург,Московский проспект,19 тел. 259-10-57

Автореферат разослан 2>0.О1 1995 г.

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

Ученый секретарь Специализированного совета к.т.н.,о.н.с.

Г.П.Телитченко

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ 11

Актуальность. До впадения в действие государственной системы метрологического обеспечения в эксплуатации находьлся ряд типов серийно выпускаемых тесламетров переменного поля,таких,как Г-70, Г-73»{Щ-1,1ША-1,ЭПП-2,а такие большое количество индукционных тесламвтров (порядка тысяч экземпляров), измерительных катузек (пассивных индукционных преобразователей) и мэр магнитной индукций мелкосерийного л индивидуального изготовления класса точности (1-12)$. Они использовались для контроля качества изделий предприятии элзктромашиностроительной и радиотехнической промышленности,в области здравоохранения,экологии и оборони.

Для ловэркл этих приборов применялись средства измерений, параметры которых определялись в постоянном магнитном поло и без каких-либо научно-технических обоснований распространялись на область переменных магнитных полей. В такой ситуации значения погрешностей измерений определить было невозможное они могли достигать ICO и более процентов.

С целью ликвидации этого ненормального положения во ВНШШ в I969-I9SO г.г.был поставлен ряд работ,руководителем или ответственным исполнителем которых был автор диссертации. В 1569- 1971 г.г.был разработай,введен в действие и в 1973 г.утвержден Государственный специальный эталон (ГОСТ 8.093-73) а к 1976 г.образцовые средства измерений (ОСИ) 2-го и 1-го разрядов. В дальнейвюм в связи с возрастанием точности и расширением диапазонов измерений (шла поставлена работа по созданию нового эталона в IS79-IS8Q г.г.,завершившаяся внедрзнием ГОСТа 8.093-80, а в последуюдэм трэтьом поколе»: и эталона ОСИ магнитной индукции перзкенного поля,разработанные автором,почли как составная часть в Государственный первичный эталон единиц магнитных вели-

- 4 -

чин в 1988-1550 г.г.(ГОСТ 8.03С-91).

Цель работы, целы работы являлась разработка эталонов образцовый средств измерений магнмтнои индукции переменного поля и мэтодов передачи размеров единиц магнитных величин никастоячим звеньям в диапазоне частот 1-1СС00 Гц. Так как минимальная погрешность рабочих средств измареши составляла 1#,то,в сочетании с хотя бы двухступенчатой поверочной схемой и тройным стандартным запасом точности при каьдон передаче размера единиц,погрешность висзего звена но долкна была превышать 0,1^.

Анализ сучествоваваих до выполнения данной работы методов измерении показал,что получение требуемой точности с их помозыо нереально. Погрешность наиболее точных тесламетров переменного поля составляла 0,5$. Применение индукционного метода (измерение электродвижущей силы,наводимой на катушка индукционного преобразователя) также не удовлетворяло поставленным требованиям из-за низкой точности средств измерении переменного электрического напря-нения и тока. Оптимальным для реаения поставленной задачи представлялось использование компенсационных методов.

Основные задачи работы. Достижение поставленной цели потребовало решения следупщих задач:

1. Систематизация компенсационных методов измерений (в том числе у, аналогов,используемых в области измерэний параметров электрических цепей).установление возможности их применения для целей магнитных измерении.

2. Анализ принципов действия и конструкций существуя преобразователей магнитных величин с точки зрения возможности использования их в качестве образцовых средств измерении магнитной индукции переменного поля.

3. Разработка индукционных методов компенсационных измерений магнитных величин б переменном поле.

Ц. Разработка и исследование измерительных средств для воспроизведения и перодачи размеров единиц магнитных величин переменного поля.

5. Разработка и апробирование методик измерении при передаче размера единицы магнитной индукции переменного поля.

6. Теоретическое и экспериментальное исследование погрзкно-ctqü разработанных методов и аппаратур«.

Катоды исследования. Работа выполнена на основе теоретических п экспериментальных исследовании. В теоретических исследованиях применен математический аппарат теории рядов,интегрального исчисления,теории электрических цепей,символического метода расчета электрических цепей переменного тока,теории электромагнитного поля. Расчеты конкретных видов преобразователей проводились с помощью ЭВМ.

ЭкспериментальныэЬсследования проводились на макетах и дей-ствуэ'дих образцовых средствах измерений.

Исследования проводились по методикам,разработанным автором, которые поело апробации легли в основу государственных нормативно-технических документов.

Научная новизна.

1. Предложен,разработан и исследован теоретически и экспериментально индукционный компенсационный метод иэмороний для передачи размора единицы магнитно;! индукции переменного поля от Государственного эталона оиразцовцм средствам измерений,отличавшийся высокой чувствительность*) и точностью.

2. Разработаны и исследованы новые схемотехнические рэиения для передачи размера одиници магнитной индукции переменного поля, позволившие повысить чувствительность и точность измерении.

3. Разработаны новые типы токонесущих систем однорэдного магнитного поля и индукционных преобразователей для эталонов и

образцовых средств измерзни;! магнитном индукции переменного поля.

4. Исследованы погрешности метода к разработаны способы их ¡¡склонения и минимизации,позволиваие снизить погрезности сличений средств измерений параметров переменного магнитного поля в 10 и более раз.

Практическая ценность.

1. Ка основе компенсационного метода и новых схемных решении разработана к внедрена 2 де<1ствпе система сертификации средств измерзни;) магнитной индукции переменного поля и методы передачи размера единицы от эталона к рабочим средствам измерении (РОИ).

2. На базе полученных оценок разработан и исследован ряд токовых систем однородной магнитно« индукции и индукционных преобразователей, составивших основу действующих эталонов.

3. Разработаны два Государственных специальных эталона единицы магнитной индукции переменного поля ГЭТ 42-73,ГЗТ 42-79 и Государственный первичный эталон единиц магнитных величин ГЭТ 12-91 /в части переменных полей/. Экономический эффект от внедрения только эталона ГЭТ ^2-79 составляет 2,1 млн.руо./в ценах 1978 г.; автор является руководителем разработки/.

Ц. Разработаны три Государственных стандарта на эталоны и поиерачные схемы и методические указания по поверке средств измерений магнитно;! индукик:; переменного поля,последние из которых действуйт по настоящее время. .

Б результате создана государственная служба метрологического обеспечения области измерении магнитной индукции переменного поля, Еклэчагзщая три поколения Государственных эталонов,три поверочные схемы для данной области измерении.

Погрешность воспроизведения единицы магнитной индукции переменного поля,составлявшая, для первого поколения 0,3%, снижена з настоящее время до (1-2,5)-10"^ СКО и (I,5-3)•1С"4 Н^П. Детству-

лани эталон превосходит лучмий зарубгжннй аналог (НИСТ С'ИЛ) по точночтп в 10-12 раз.

Вклад автора. Азтором разработаны принципы построения эталонов, теория и практическое воплощение методов передачи пазяэра эдиници магнитной индукции переменного поля и проведены исследования погреаностой. При разработка эталонов h Государственных стандартов автор являлся ответственным исполнителем либо руководителем работ. Автором разработаны так;-,в три типа образцовых средств нзморэп;ш магнитной индукции лерем,энного поля,где он являлся руководителем и основным исполните изм работ.

Апробация результатов работы. Основное положения работы докладывались на Бсзсэазных научно-технических конференциях "Методы и средства .измерения параметров магнитного поля" (Ленинград, 1975 r.,ISSQ г.,1585 г.); "Проблемы магнитных измерении и магни-тоизмерительнрй аппаратуры",Ленинград,1989 г.

Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 16 работ,из которых 2 изобретения,2 работы без соавторов.

Внедрение результатов работы. Автором разработаны:

1. Государственна стандарт ГСП. Государственный специальны! эталон и обчосспзиая поверочная схема для средств измерений магнитно;! индукции переменного поля. ГОСТ 8.093-73.

2. Государственный стандарт ГС1,'. Государственным специальна;: отплои л ос'^вооаз.'гая поверочная схема для средств измерений

тз

магнитно», индукции от l'IC до .1 Тл в диапазона частот 0,1 -

- ¿cc.cc г».,. го.;т б.с<;з-го.

3. Государствени-;; стандарт ГС/1. Государственная поверочная схема дл;: средств гз^.эрзпнй магмит;^.. индукции постоянного поля в диаг.аз оао от де 5• Тд,постоянного магнитного по-токг.,;,агн;.т;!0.; и магнитного момента в интервала частот от О до HXIG Гц. ГОСТ 0.CX-9I (к части р.зрепонпого поля).

Переносные образцовые средства измэрений магнитной индукции переменного поля 1-го разряда в обеспечение ГПС по ГОСТ 8.С-93-73.

5. Автоматизированные образцовые средства нзмерзнии Магниткой' индукции переменного поля 1-го разряда для оснащения зональных центров в обеспеченна ГПС по ГОСТ 8.093-60. Внедрение в МЦСМ, 7КР ЦСМ, ЛЦСМ.

6. Руководящий нормативны*! документ. Методические указания. "Срздстза измерении магнитно.! индукции переменного магнитного поля от до 3'10~%л образцовые 2-го разряда. Диапазон частот 1-2С0С0 Гц. Методы и средства повэрки". РД 50-^88-84.

7. Руководяции нормативные документ. "Методика поверки рабочих средств измерений магнитной индукции переменного магнитного поля". 1979 г.

• ; . • ■ НА ЗАЩ1ТУ ВйЮСйТСЯ: .

1. Высокоточный индукционный компенсационный метод передачи размера единицы магнитной индукции переменного поля от эталонов к ОСИ.

2. Разработанные эталоны и ОСИ магнитной индукции переменного поля.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследован:!/! эталонов и ОСИ магнитнол индукции переменного поля.

ОСКОВпОЗ С0ДЗ?:.АШ13 РАБОТЫ

До выполнения настоящей работы в народном хозяйстве применялись СИ переменного поля,погрешности которых не могли быть корректно нормированы и многократно прзвкаали требования практики. Это, в конечном счете, приводило к искааениз потребительских свойств изделий и неправильной оценке электромагнитной обстановки и совладения санитарных норм на местах их эксплуатации.

Основные задачи,решавшиеся автором:

1. Разработка концепции и структуры системы метрологического обеспечения области измерения магнитной индукции переменного поля.

2. Создание эталонов и ОСИ высших разрядов для внедрения в государственные и ведомственные метрологические слукоы.

3. Разработка методов пэродачи размера единицы от эталона к

РСИ.

Необходимо было создать систему сертификации различных видов рабочих тесламегров.мор магннтнои индукции и пассивных индукционных преобразователей переменного поля в диапазонах: В - 1-Ю"12- I Тл (в настоящее вромя 5-Ю-15- 2 Тл), Кв- 1-Ю"5- I• Ю-3 Тл/Л (в настоящее время МО"7- 2-10"2 Тл/А), К£у</' 1-Ю"2- 10 В б/Т л (в настоящее время 1-Ю"3- 1»102 Вб/Тл) для каждого вида СИ соответственно в диапазоне частот 1-1СС00. Гц при относительной приведенной погрешности $ = 1,5 - 15& (в настоящее время 0,3 - 50$).

Анализ возможных вариантов структуры поверочной схемы показал, что наиболее рациональным было построение системы передачи размера единицы от эталона к РСИ с чередованием стационарных и мобильных СИ: эталоны - 0СИ1 - ОСИП - РСИ. При этом погрешность эталона не должна превышать 0,1/2, а погрешности 0СИ1 и ОС ИДдолины били лежать в пределах 0,3 - 0,5% и I- 1,5?» соответственно. В этом случае повэрка подавляющего большинства РСИ возможна по простым и доступным ОСШ, и только прецизионные РСИ (транспортируемые) требувт применения болое сложных 0СИ1. Слодуот отметить,что разработанная в 1973 году структура сохранилась и по настоящее время.

Анализ возмокноств.! измерения магнитной индукции переменного поля и связанных с нэЛ параметров показал,что классический способ передачи- прямое измерение нижестоящими ОСИ величины,воспроизво-

димои вкэзстоядим ОСИ в данной области измерение нецелесообразен. Зто объяснялось отсутствием или чрезмерной слонностьа создания тесламетров переменного поля необходимой точности,а такке постоянным присутствием электромагнитных помех с амплитудой,достигаэ-

* 8

щей на промыпленной частоте значения Впом=(1-2)-10~ Тл. В этих условиях проведение измерений в больней части диапазона измерении современных тесламетров без принятия специальных дорогостоящих и неизбежно онинаа¡них точность измерений мероприятий невозможно. Эти обстоятельства привели к выбору следующей концепции:

1% Хранить и передавать нижним звеньям не сам размер единицы магнитной индукции (Тл),а отношение Тл/А.что является размерностью коэффициента преобразования катушки магнитной индукции Кд =-у •

С - цел ьз повышения точности измерений передачу размера единицы производить методами,позволяввиши избежать измерения магнитной индукции и силы тока в аосодвтаых единицах.

3« Измерения производить при значениях магнитной индукции,существенно превышавших уровень помех.

Воспроизводить значение магнитной индукции только в ОСИ нижних звеньев поверочной схемы,где требования к точности токоиз-меритеяьных средств невысоки,а сами амперметры просты. Эти же ОСИ следует,при необходимости.оснастить устройствами подавления помех.

Широко распространен индукционный метод,заключающийся в измерении переменного электрического напряжения на выходе индукционного преооразоватздя, помэден.-юго в рабочее пространство катуаки магнитной индукции,питаемой переменным током. Он описывается выражением :

£ = -где (I)

Е - электрсдвккущая сила на выходе индукционного преобразователя, (л) - круговая частота, Т - сила тока, - постоянная ка-туики магнитной индукции,/{¿хд/- постоянная индукционного преобра-

зователя.

Он позволяет,решив (1) относительно Кд либо К^у,определить их по результатам косвенного измерения. Однако его погреиность но может бить меныяе погрешностей измерения силы тока и напряжения, и по причинам,изложенным вине,для реиенип поставленной задачи,в особенности в верхнем звене поверочной схемы,но пригоден.

Еыло принято решение для передачи размеров постоянных Кд (тесла на ампор) и К^уДвооэр на теслу) зоспользоваться нндукци-, онным методом измооония в компенсационном варианте,исключив из процедуры измерение тока и напряжения в абсолютных единицах. Это возможно потому,что измерительная катупка с постоянной К^у/,будучи помещена в рабочее пространство катушки магнитной индукции с постоянной Кд .образует четырехполюсник с коэффициентом преобразования К " Кд К^у/,имеющим размерность Вб/А или Гн,т.е.является мерой магнитного потока (взаг-мкой иккукчиБности). К комбинации измерительная катуика - катушка магнитной индукции применимы известные методы измерения параметров электрических цепей,из которых были выбраны схемные решения,наиболее отвечающие специфике магнитных измерений.

Разработанное схемное решение,приведенное на рис.1,с незначительными изменениями :п:поль?овано в эталонах 1970 Д900 и 1991 г.г. и 0СИ1 1976 г.

ВыработанниД генератором Г^ переметши ток силой порядка сотых - десятых долей, ампера «ере?, реостат Зр0Г1 разветвляется по двум цепям,!; которые) пкллчепы (¡(.'раэцопио резисторы и В00р2

и сличаемые '/атрки магнит: XV. агдуу.цни к Ток первой цепи

проходит тагхэ по первичной обмотке .магазина взаимнои хнлуктивно-сти М,регул»ровоч.тому резистору Яг-с^ я регулировочной переменно,! индуктивности 1_1 „01,,о1^эдмяяатся. с током второй цепи и возвращается в гэяоратоп Г^ . Б центры рабочих пространств катупек К^ и

r обр 1

ирег2

Fhc. I

22 помечается пассивные индукционные прэооразователи и К^-^, ¡клзченние встречно и присоединенные к входу нуль-индикатора ¿\ 3. С потенциальным концам образцовых резисторов подклачены нуль-пн-;нкаторы д и лЦз .причем з цепь последнего включена такхе вторичная осмотка магазина взаимной индуктивности К. После уравновэ-швакия цепи по магнитному пола и напряжениям (А 3 =^1/? = О) заполняются условия:

Ту !<е>1 Кзм - 12 К82 1 (2)

Т1 (^изГПч- 1г8оГр2 ]

КВ2 Кы ^ • СЭ)

После смены местами индукционных преаоразователей и повторного уравновешивания цепи выполнял тся_ условия:

Совместное решение О) и (4) дает:

К в 2 г Kef ,/СRorpzR'orpi--(5)

V СRc£pi+Jiotf)(RcSpf+J^ri)

либо

Kswz= Kswiyffapi+Jtcri) R'ofpz > (6)

Таким образом,разработанная- компенсационная цэпъ позволяет сличать как катушки иагнитнол индукции,так и измерительные ка-тузки,причем знания параметров другой пары нэ трзбуется.и на результат измерения они не влляэт. Для пск.тэчэкля взаимодействия катузек хрома смены преобразователен на халдой частоте производится перэклэченке фазы токов питания катузек и выходов преобразователей (всего 8 измерений).

В процессе совершенствования эталона метод передачи прзтер-пзл незначительные изменения:

- Iii -

- дополнительно аттестованы на переменном токе образцовые резисторы R00pj и В00р2 с пределом основной допускаемой погрешности f)o * О.СОгЯ.а затем до » 0,С01Я: ;

- Обеспечены защитными потенциалами участки цепи от образцовых резисторов до сличаемых катузек (вклачая магазшш взаимной индуктивности) ;

- в третьем поколении эталона предусмотрена дополнительная возможность нопос родственной компенсации магнитной индукции сличаемых катушек,помедаомнх одна в рабочее пространство другой.

Совершенствование метода передачи для трех поколений эталонов илластрируотся нижеприведенной таблицей.

Погрешность перэдачи размера

Стандарт _Тл/А - Во^л_

СКО х Ю4 НСП х ю4

ГЭГ 42-73

•ГОСТ 8.093-73 8-14 12-18

ГЗТ 42-79

ГОСТ 8.083-80 1,4 - 3,3 ' 7,0

ГЭТ 12-91

ГОСТ 8.030-91 0,9 2,4

Суцэствошюй частъо работы по созданию этилонов и поверочной охэмы являлась разработка катушки магнитной индукции. Катуака должна била обладать высокой стабильностьа.удобством для передачи размора единицы (как вниз-,так и НМР со стороны ГПЗ магнитно!! индукции),возможностью проведения линейных измерении,удобством исследования источников погрешностей и введения поправок. Зтш требованиям удовлетворяет катушка на кварцевом каркасе в виде однослойного соленоида о кусочно-переменной плотность» витков (соленоид Гаррота).

3 c¿spa диаметром 120 мм неоднородность магнитного поля згой катузкк но превосходит 0,QI¿, а диаметром ICO мм - 0,001/í. Отличие значений постоянной Kg,порченной расчетным путем и измеренной ¡w.¡P на превзснло 2•1С-".

Главной,специфично;;,частью работы являлось определение частотных зависимостел постоянной Kg катуики и введение частотных поправок. При анализе источников частотных зависимостей учитывались явления,эффект которых превосходил I-I0-Ít на частотах до ICCGO Гц.

Наибольакй вклад в частотнув зависимость вносят емкостные теки. Взаимодействие индуктивности катузки с емкость» подводящего кабеля к кехзптковол емкостью самой катуаки приводит к увеличению тока в обмотке по отношении к подводимому к катушке. В общем случав магнитная индукция в центре катуики связана о силой подводимого тока следующим выражением:

о ' - Т /_ .

О^ -¿а* 'i-vo^L^CKoS^J^tKO^'S

у ._tÍAl__(7)

• Í-U^L^Cl ■*■ ¡lúIÍCL >

L-t

где &— значение магнитной индукции,Jex - сила подводимого тока, СО - круговая частота, /л< - индуктивность катушки, Ска$-е.чхость кабеля, t¡< - актганоа сопротивление обмотки катуики, Kg¿ - пссто.тикая по магнитной индукции ¿ -го элемента катуаки, Lji - индуктивность (с учетом об-цгго потокосиопленкя) Í -го элемента катулки, C¿ - емкость I -го элемента катулк;., *L¿ - активное сопротивление i -гз элемента "атупкп.

кал из, провэденны;: автором, псксзал,что,хотя з оолем случае частотные зависимости в разных элементах катуаки отлнчаэтея (в основном из-за спада магнитного потока к краям катузхи),для ряда конструкций этил обстоятельством можно пренебречь. К таким кон-

струхц::.-; зтног.я™:* ".елщо Ампера,;<1тупка Гел!:мголк:а, удлиненны* саленог-д и скэ>;пзнои?ова-г"Л'.Л со*.<зноид,каноэ™ 'л яг.ияотол 7.атупк< эталона. Кроме того,иаиболь-кЛ в глад (дчсят.ччкиМ пор:1Док и боле; биоолт емяост?! кабеля (лчркЛ сошшзкхтель ^ и-¡гиену, я). Все сто позеолл'зт одздать пмэад.что гту частотную зззис.чмость могно аа-п;окс:иг;;.озат5 вирахопим:

о _ Т ___

- 1&х , . , (й)

/ - -ЦЦ 1.0 ¥ кС хоо 4

¿¿Л, ^

г эдинствошШ нообходимня параметр - частоту собственного резо нанса катузкя - определять экспериментально. Для роальноЛ катуэ ки она соотагила "ро = 296 кГц,что приводит к величина поправки

Вторая по значения составляющая частотчоя зависимости (проявление эффекта близости) - деформация распределения плотности тока по сечбнизз проводов катутхи под влиянием еэ собственного г ременного поля.

На основании подходов,изложекаых в работах Бухтольца,Неймана, Кроткова автором были получены соотношения для цилиндрическс го провода с током в градиентном переменном магнитном поле (сл^ чая одноолойной катушки) и рассчитано изменение "центра тякеот! тска в сочелпи. Кз общего ооотнояения для плотности тока в проводящем цклундсз

£ = соуи^Ир са^-г2^- (0] , (9)

где со - круговая частота,р/ - магнитная проницаемость материала провода, у - проводимость материала провода, /-/ - напряженность магнитного поля, р - текущий радиус, V7 - направлени на точку, 1 - радиус провода, с/. = \] •

было получено выражение для суммарного наведенного тока ь поло

винах сечения провода

1 сум =■ tof/H (0,6 6 2.3 - О, 04- 6 1(Ю)

;; координата его "центра тянзстп"

у _ ~ 2^-0,0242^1 , .

Хс ~ 7 0,071*^ '

что для конкретно:! катушки приводит к ощонлм ''центра тяжести"

общего тока ü центру кату-зки та 30 мкм.а чаототнзл поправка сос--13 ?

тавляе? +.1,5-10 ^ ■ Сумчатая частотная поппапка составила

При создания зтоппгэ покалечил эталонов т.зту^ка йнла оснадэ-H?. С9К1'5»ОНйрОТ?аНЯОЙ вторичной обмоткой (3.7,14 витков) для перэ--у аз мера зебера на ампер и вебэоа на теслу. Автором была разработана методика расчета и проведен расчет на ЭВМ постоянной по магнитному потоку этой обмотки и возмогных погрепноотай. Поотоянная вторичной кятуаки составила

Кф2 ornsf- о, OS8(ff] , (12)

где И - число витков вторичной катушки, К41 - постоянная центрального витка катушки эталона, a"Z ~ расстояние меаду плоскостями основной и вторичной катушки, - разкооть радиусов основной и вторичной катуики, R - радиус основной катушки.

В связи с тем,что катупка хранит размер постоянных Кд и Кд, она может воспроизводить и размер постоянной K^vv (сравниваятся напряжения на выходе вторичной обмотки кагуяки с напряжением на выхода индукционного преобразователя,помеченного з центр рабочего пространства катупкп). При равенстве этих наполнений

*SW = — • С учетом частотных поправок постоянные составили:

Ь\: =п '.Т3,913-Ю"5(т + 0,63-Ю-11 Зб/А , (14)

Кл„ - П «0,05656(1 - 0,51-Ю"11 ^ 2) ВбДл . (15)

Б третьем поколении эталонов рассматриваемая катунка получила статус катушки о равнения,а эталон бил оснащен еще тремя катушками сравнения меньаих размеров (такие соленоиды Гаррета) с постоянными Кра5,бЭ'Ю"^Тл/А. Эти катушки такке имеют нногосекциоя ные вторичные обмотки. Размер единицы все четыре катупкк сравнения иолучаыт от эталонной катуыки С4-3 о постоянной,равной »5,б53'Ю~'1Тл/А. Передача размера постоянной измерительных кату-аек (пассивных индукционных преобразователей) - веОзра на теслу на уровне эталонов осу цеотвлкется с помочь» устролства,схема которого представлена на рис.1,в оои'.-ветсты.;; с выражениями (б)

и аз).

На тех ме принципах автором были такм разработаны более про стые и производительные коипенсацлскныз цепи к устройства компа-рироватя. На рис.2 приведена электрическая охема,которая легла в основу 0СИ1 и вспомогательных устройств для относительных юме рений. При достижении равновесия выполняется соотношение где К^ - постоянная катуаки по магнитной индукции, К^ц/ - постоянная индукционного преобразователя, М - значение магазина взаимной индуктивности. Точнооть передачи размера постоянных определяется в основном точностью магазина изатшой индуктивнооти*-Следует отметить,что на этой аппаратуре реализована наименьшая погрешность относительных измерение - порядка единиц па 10""®*

11а рис.3 представлена схома аппаратуры АГМП-!,применяемой в зональных центрах в качестве ОС1«1 магнитной индукции иеременног поля. При питании общим перемзшш; током катушек К^ 'л ¡{^ на выходах индукционного лрооСразоза'гзлл К^^ вторнчноЛ обмотки ка-тулки К^ наводятся напряжения,;'оторио пзмеряатся за л «мэтрами Л/::Ц2 . Возможно изклрелиз как Кц.та;-. и К^ . Рзпутьтат измерения зисал.аэтоя как:

Рис. 2

Рис. 3

1/г Клм

(К)

(17)

Погресшость измерония напряжения исклвчается методически подбором Кф» KqK.Su!/ .смонои местами вольтметров и вычислением среднего арт^метического результатов двух измерении.

1. Предложена концепция,разработана отруктура и внедрена в поверочную практику оиотэма метрологического обеспечения обла-оти измерений магнитной индукции переменного поля.

2. Есследован и внедрен иадукцнанный компенсационный метод передачи размера единицы магнитной индукции переменного поля, исследованы,и нормированы его погреанооти.

3. Получены теоретически и исоледовакы экспериментально частотные эавиоккооти коэффициентов преобразования катушек магнитной индукции,вызванные влиянием токов смещения и эффектом близости.

Раз работала,исследована и внедрена аппаратура трех поколении государственных эталонов.

5. Разработаны,исследованы и внедрены'в поверочнул практику ряд стационарных и порэнооных ОСИ магнитной индукции переманного поля.

ОСИОВШ ПУБЛИКАЦИИ, ОТРАШЩИЕ СОДЕРЖАНИЕ Д^ХХ?ВРТЛЦЛИ :

I. Чернышев В.З. Расчет частотной погрешности мер магнитной индукции, вызванной токами смещения. В сб. Исследования в обла-

ОСНОВШ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

сти магнитных измерения. Тр.метрологических институтов СССР. ' Л.,Энергия,1972,еып.140 /2СО/,с.37-41-

2. ГОСТ 8.093-73. Государственный специальный эталон и общесоюзная поверочная схема для средств измерений магнитной индукции переменного поля. М., йзд-во стандартов,1973,/Разработчики: Т.А.Комышзва, Н.В.Студенцов, В.З.Черныпев/.

3. Государственный специальный эталон единицы магнитной индукции переменного поля. /Н.В.Студенцов, В.3.Чернышев, В.Н.Калабин, Т.А.Коыыаеза/. Изм.техника,1974,№ 5,с.7-9.

4. Исследование специального эталона единицы магнитной индукции переменного поля. В сб.Исследования в облаоти магнитных измерений. Тр.метрологических институтов СССР. /Н.В.Студенцов,

В.Б.Чернышев, В.Н.Калабин, Т.А.Комыаева/. Л.»Энергия,1975,вып. 180 /240/ с.9-17.

5. Государственный специальный эталон единицы магнитной индукции переменного поля. /В.Н.Калабин, Т.А.Камышева, Н.В.Студенцов, В.В.Чернышев/. Тезисы докладов I Всесопзной конференции.Методы и средства измерения параметров магнитного поля. I.,1975,с.6-7.

6. В.С.Герасимов, В.Б.Чернышев. Методика поверки рабочих средств измерений магнитной индукции переменного магнитного похя

МИ 166-78. М.,йзд-во стандартов,1979.

7. В.Н.Калабин, В.З.Чернышев и др. Исследования по создании образцовых средств измерении для тесламетров переменного поля, применяемых в космических исследованиях. Метрология и точные измерения. 1980,вып.5,с.59-62.

•8. ГОСТ 8.093-Ю. Государственный специальный эталон и обдэсоэз-ная поверочная схема для средств измерений магнитной индукции от МО"13 до I Тл в диапазоне частот O.I-2CCOO Гц. М.,йзд-во стандартов,1980. /Разработчики Т.А.Комкиэва,В.В.Чернкпез, В.Я.Нифрин/.

9. Развитие системы метрологического обеспечения области магнитных измерении. /З.Д.Колтик, Н.В.Студенцов, В.З.Чернипев, Е.Н.Чечурина, Б.';.Ыифрин/. В сб.Измерения параметров магннт-ных полей и испытания магнитных материалов. Л.,1981,с.3-8.

10. Чернышев В.2. ,!Пифрин В.Н. Государственный специальный эталон единицы магнитной индукции переменного поля для частот 1Гц--ЮкГц. В со.Проблемы повышения точности средств измерения магнитной индукции- Л.,Энергоатомиздат,1583,с.Э-7.

11. Система метрологического обеспечения измерений параметров магнитного поля Земли. /Н.В.Студенцов, В.Н.Хорев, В.Е.Чернышев, В.Я.Шифрин/. Изм.техника № 2,1984,с.55. •

12. Методические указания. Средства измерений магнитной индукции переменного магнитного поля от 1.10"^ до Э'КГ^Тл образцовые 2-го разряда. Диапазон чаотот 1-20000 Гц. Методы и средства поверки. РД 50-488-84. М.,Изд-во стандартов,1985. .

13. Реализация методов определения угловых параметров средств измерений магнитной индукции. /В.Е.Чернышев, Т.И.Чхиквадзе, В.Я.Шифрин/. Тезисы дохладов УП Всесоюзной конференции. Проблемы магнитных измерений и магнитоизмарительной аппаратуры. Л.,1989,с.205-206.

14. Государственный первичный эталон единиц магнитных величин -- магнитной индукции,магнитного потока и их отношения. /В.Н. Калабин, В.3.Чернышев, В.Н.Хорев, А.З.йилов, В.й.Яифрлн/.

Из к. т о х н и ка, 19.91, й 10, с. 3 - 5.

15. ГОСТ В.030-91. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений магнитной индукции постоянного поля в диапазоне постоянного магнитного потока,магнитной индукции и магнитного момента в интервале частот 0-2СССО Гц. М.,Пзд-во стандартов, 1992. /Разработчики В.Ь.Дифрлн, В.Л.Русанова, В.Н.Хорев,

В.Е.Чернышев/.

16. Афанасьев Ю.Б. и др. Средства измерений параметров магнитного поля. Л..Энергия,1979,320с. /§§ 13-3,14-7/.

17. А.С. К 691793 /СССР/. Устройство для поверки средств измерений параметров слабых постоянных и переменных магнитных полей /В.С.Герасимов, В.Н.Горобзй, В.¿.Чернышев/. Опубл.в

БИ № 38,1979г.

18. А.С. !? 1С48431 /СССР/. Способ воспроизведения магнитной ин-- дукции по двум ортогональным направлениям./В.3.Чернышев/.

Опубл. в БИ К 38,1983 г.

ПОДП. К ПЕЧ. 13.01.95 ФОРМАТ 60x90 1/16 ОВЪНМ 1 .О п.л. ЗАКАЗ г_ТИРАЖ 75

РОТАПРИНТ ВНИИМ