Từ kế fluxgate đo được từ trường đứng yên nhờ lõi bị kích tuần hoàn ra sao?
Khám phá mở rộng – Vật lý 12
Fluxgate liên tục kích một lõi từ để trạng thái từ hóa thay đổi, rồi tìm sự bất đối xứng do từ trường bên ngoài gây ra trong đáp ứng ấy. Vì máy chủ động tạo quá trình biến thiên, nó có thể dùng tín hiệu cảm ứng để đo cả một trường ngoài đang gần như đứng yên.
Bão hòa là một đặc tính được khai thác
Trong vật liệu từ, tăng trường kích không làm từ hóa tăng theo một đường thẳng vô hạn. Ở trạng thái bão hòa, khả năng tăng thêm từ hóa theo hướng đang xét bị hạn chế.
Fluxgate dùng dòng kích tuần hoàn để đưa lõi qua các trạng thái theo hai chiều. Cuộn thu theo dõi sự biến thiên từ thông liên quan quá trình ấy. Bão hòa ở đây là một phần có chủ đích của phương pháp, khác một máy biến áp vô tình bị quá kích.
Trường ngoài làm hai nửa chu kỳ không còn tương đương
Với bố trí đối xứng thích hợp và không có trường ngoài theo trục đo, những đóng góp có thể cân bằng theo thiết kế. Thêm trường ngoài khiến việc vào hoặc ra khỏi bão hòa diễn ra khác nhau giữa các phần của chu kỳ.
Sự mất đối xứng tạo thành phần tín hiệu mà mạch có thể tách. Trong nhiều thiết kế, một thành phần ở hai lần tần số kích được sử dụng. Hệ có thể đo trực tiếp đáp ứng hoặc dùng phản hồi tạo trường bù rồi đọc mức bù cần thiết.
Trường không đổi nhưng lõi không đứng yên về trạng thái từ
Định luật cảm ứng vẫn cần từ thông biến thiên. Không có mâu thuẫn: biến thiên cần thiết đến từ dòng kích và đáp ứng lõi, còn trường ngoài làm thay đổi dạng biến thiên ấy.
Một từ kế dùng nghiên cứu môi trường từ cần kiểm soát nhiễu lõi, nhiệt độ, lệch không và ảnh hưởng của các vật từ gần nó. Một trục đo chỉ nhận thông tin theo hướng thiết kế; muốn đo vectơ đầy đủ cần các thành phần phù hợp.
Hiểu lầm: mọi cuộn dây chỉ đo được từ trường ngoài đang đổi theo thời gian. Cuộn dây thụ động và cảm biến được kích chủ động là hai tình huống khác nhau.
Ghi nhớ: kích lõi, tạo chu kỳ, tìm bất đối xứng, hiệu chuẩn để suy trường ngoài.
Đọc thêm
- Cảm biến Hall biến từ trường thành điện áp bằng cách nào?
- Cảm biến GMR nhận từ trường bằng sự thay đổi điện trở ra sao?