Напруга на виході перетворювача Холла , де - амплітуда магнітної індукції, що створюється вимірювальним струмом; - її частота; - коефіцієнт пропорційності між напругою, індукційним полем вимірювального струму у вихідному ланцюзі перетворювача, з одної сторони, і амплітудою магнітної індукції і її частоти – з іншої. З останнього речення видно, що напруга еквіпотенціальності, термо-ЕРС і напруга, що випрямлена на електродах перетворювача, що входить в склад нульового сигналу , не відображається на порозі чутливості холовського вимірювача змінного струму, так як їх завжди можна визначити від корисної холівської ЕРС за допомогою найпростіших частоторозділювачів ланцюгів. Принципово поріг чутливості визначається лише рівнем шумів перетворювача і можливостями підсилення змінного струму[3].

На практиці, однак, поріг чутливості холовського вимірювача змінних струмів має набагато більше значення, що залежить перш за все від рівня наводок у вихідному ланцюгу перетворювача. Для зменшення впливу паразитних наводок зі сторони вимірювального змінного струму перетворювачами Холла можна живити також від джерела змінного струму, частота якого вибирається приблизно на порядок вище частоти вимірюваного струму. В цьому випадку напругу на виході перетворювача Холла можна представити за допомогою наступного виразу

де і - видно коефіцієнти пропорційності між напругами, що індуковані у вихідних ланцюгах перетворювача Холла, і амплітудою та частотою поля вимірювального струму і поля розсіювання струму живлення. Якщо полоса пропускання підсилювача змінного струму обмежена частотами та , то напруга з частотою , індукована у вихідному ланцюзі перетворювача Холла полем, що створюється вимірювальним струмом, практично не впливає на поріг чутливості вимірювального пристрою.

Для того щоб відфільтрувати складову вихідної напруги з частотою , індуковану полем розсіювання дротів, що з’єднюють генератор змінного струму та струмові електроди холловських перетворювачів, вихід вибіркового підсилювача з’єднюється з фазовим детектором, що настроєний на частоту , і фільтром, настроєним на частоту (рисунок 1.3.в). Перевага описаної схеми - висока завадозахищеність. Вона з успіхом використовується, якщо частота вимірювального струму не в дуже широкому діапазоні, в іному випадку необхідна перестройка частоти генератора, що задає та смуги пропускання підсилювача, що пов’язано з деякими труднощами.

1.2.3 Перетворювачі магнітоопору змінних та імпульсних струмів

Вимірювати сильні змінні, та особливо імпульсні, струми можна з допомогою перетворювача магнітоопору, при цьому схема пристрою частіше всього виявляється набагато простіше ніж в аналогічній схемі, в якій первинним магнітометричним перетворювачем слугує перетворювач Холла.

Для прикладу на рисунку 1.4 показана конструкція інтегрального перетворювача і принципова схема пристрою, основаного на використанні перетворювачів магнітоопору, який можна використовувати для вимірювання поодиноких імпульсів струму в уніполярному генераторі з амплітудою від 100 до 1000 кА.

Інтегральний перетворювач складається з вісьми перетворювачів магнітоопору 1, що розташовані по колу у пазах циліндра 2, що виготовлений з органічного скла та має діаметр 300 мм. При цьому для збільшення чутливості кожний магнітоопір поміщений і зазор невеликої магнітної системи що утворена двома стержнями 3 розміром мм, що виготовлені зі сталі армко, та немагнітними вставками 4, що оберігають магнітоопір від механічних ушкоджень, що виникають у магнітній системі при проходженні імпульсу стуму.

Принципова схема приладу являє собою електричний міст, в одне з плечей якого поміщені всі вісім перетворювачів магнітоопору, що з’єднані послідовно. Міст живиться від джерела постійного струму, а вимірювання амплітуди імпульсу струму та спостереження його форми проводиться спеціальним осцилографом. Опір використовується для балансування моста.

Рисунок 1.4 – Конструкція перетворювача (а) та принципова схема (б) пристрою для вимірювання одиничних імпульсів струму.

Для зменшення мультиплікативної частини додаткової температурної похибки, що пов’язана зі зміною чутливості перетворювачів магнітоопору внаслідок зміни рухливості носіїв заряду, останні були виготовлені з , легованого телуром з концентрацією домішок . При такій концентрації не перевищує 0,1 , а температурний коефіцієнт опору є близьким до нуля у ділянці кімнатних температур, що забезпечує відсутність розбалансу моста при зміні температури. Параметри використаних перство

рювачів магнітоопору у вигляді меандра : , при зміні

магнітної індукції від 0 до 1 Тл, Температурний коефіцієнт опору . При такій чутливості та вказаному діапазоні струмів, що вимірюються сигнал на виході інтегрально перетворювача вимірюється одиницями вольт.

Градуювання гальваномагнітних вимірювачів змінних струмів здійснюється за допомогою тих самих прийомів, що й вимірювачів постійних струмів.

1.3 Послідовність визначення змінного струму в трубопроводі безконтактним способом

За допомогою дистанційних вимірювань можна визначати величину струму втрат і перехідний опір ізоляційного покриття, тобто параметри, які інтегрально оцінюють суцільність ізоляції. Також за допомогою таких методів можна визначати положення осі і глибину залягання підземного газопроводу[4].

Всі вимірювання цього виду базуються на визначенні напруженості магнітного поля, що утворюється при протіканні по газопроводу досліджуваного струму. За значенням напруженості визначається величина струму на досліджуваній ділянці який створив поле. Таким чином визначається розподіл досліджуваного струму вздовж газопроводу. Аналіз розподілу струму дає можливість визначати місця з пошкодженим ізоляційним покриттям газопроводу, оскільки при пошкодженні покриття частина струму втрачається з газопроводу.

Можливість визначення струму в газопроводі пояснюється тим, що при протіканні струму по газопроводу навколо нього виникає електромагнітне поле. Силові лінії магнітного поля лежать в площині, перпендикулярній до осі газопроводу, і розташовані у вигляді кіл з центром по осі газопроводу. За законом електромагнітної індукції в рамці, яка охоплює змінний в часі магнітний потік, виникає електрорушійна сила (ЕРС) індукції E, пропорційна швидкості зміни магнітного потоку Ф.

; ( 1.7)

, ( 1.8)

де B- значення магнітної індукції; S- площа рамки;- кут між нормаллю до рамки і напрямом вектора магнітної індукції.

Магнітна індукція визначається наступним чином:

, ( 1.9)

де -