3.1.2. Использование гальваномагнитных преобразователей

Гальваномагнитными называются преобразователи, использующие гальваномагнитные явления, которые возникают при помещении некоторых материалов в магнитное поле. К таким явлениям, в частности, относятся эффекты Холла и Гаусса. Эффект Холла заключаетсяв возникновении ЭДС на боковых гранях помещенной в магнитное поле полупроводниковой пластинки, если по ней протекает ток. Принцип построения прибора для измерения магнитной индукции с преобразователем Холла представлен на рис. 3.3. Через полупроводниковую пластинку, плоскость которой расположена перпендикулярно магнитному полюB, от граниa к граниb протекает постоянный токI На граняхcиdвозникает ЭДС

(3.11)

где R_x—постоянная Холла, зависящая от материала пластинки;h- толщина пластинки.

Достоинствами приборов на основе эффекта Холла является возможность измерения как постоянных, так и переменных магнитных полей, хорошее пространственное разрешение благодаря малым размерам преобразователей. Недостатком является сравнительно большая зависимость ЭДС от температуры. Основная погрешность обычно составляет десятые доли процента, диапазон измерений—от сотых долей до единиц тесла.

Эффект Гаусса положен в основу магниторезистивных преобразователей, электрическое сопротивление которых изменяется под воздействием магнитного поля. Приборы на эффекте Гаусса не получили широкого распространения, поэтому ограничимся лишь указанием на их существование

3.1.3. Использование преобразователей на основе ядерного магнитного резонанса

Преобразователи этого типа используют квантовое явление ядерного магнитного резонанса (ЯМР), которым обладают материалы, содержащие ядра атомов, имеющих магнитный момент (например, вода, содержащая ядра атомов водорода). Если образец из такого материала поместить в измеряемое постоянное поле с индукцией B_- и, кроме того, воздействовать на него переменным высокочастотным магнитным полем с индукциейВ_~ и изменяющейся частотой, то при некотором значении частотыfвозникает резонансное поглощение высокочастотной энергии образцом. Эта частота равна

(3.12)

где—гиромагнитное отношение—величина, постоянная для данного вида атомов.

Принцип измерения индукции магнитного поля при помощи ЯМР преобразователей ЯМРП иллюстрируется рис. 3.4. Образец (ампула с водой) помещен внутрь катушкиК. Катушка подключена к высокочастотному генераторуG, поэтому вдоль ее оси возбуждается высокочастотное магнитное полеВ_~. При измерениях индукции постоянного магнитного поляВ_-полеВ_~ должно быть расположено перпендикулярно ему. Плавное изменение частоты генератораGпозволяет установить частотуf, на которой имеет место ядерный магнитный резонанс и рост поглощения высокочастотной энергии ядрами вещества. При резонансе напряжение на зажимах катушкиК уменьшается, что фиксируется на экране осциллографа. Резонансная частотаfизмеряется цифровым частотомеромН z. Тесламетры с ЯМР-преобразователями обладают высокой точностью (их погрешность может не превышать 10^-4%) и широким диапазоном измерений (10^-5—10²Тл).