W artykule przedstawiono transduktorowy czujnik pola magnetycznego z rdzeniem nanokrystalicznym pracujący w układzie otwartym. Budowę czujnika oparto o specjalny rdzeń toroidalny w którym wykonano regularnie rozmieszczone otwory do nawinięcia uzwojeń sterujących parametrami czujnika. W prezentowanym czujniku podniesiono kilkakrotnie (w stosunku do prezentowanych wcześniej rozwiązań) częstotliwość magnesowania rdzenia co znacznie podwyższyło czułość.
EN
In the paper a fluxgate-based magnetic field sensor with a nanocrystalline core operating in an open circuit is presented. The sensor is built around a special ring core with regularly arranged holes. Such a design makes it possible to place windings so that sensor parameters are controllable. In the sensor under consideration the core magnetizing frequency is several times higher as compared with solutions presented earlier, which results in a higher sensing sensitivity.
Transduktorowe czujniki pola magnetycznego wykorzystuje się do pomiarów słabych stałych i wolnozmiennych pól magnetycznych od lat dwudziestych XX wieku. W ich ponad osiemdziesięcioletniej historii opracowano i opracowuje się nadal wiele różnych konstrukcji czujników. W artykule, w oparciu literaturę i badania własne, przedstawiono przegląd stosowanych rozwiązań oraz współczesne konstrukcje czujników.
EN
Magnetic field fluxgate-based sensors have been used to measure weak, constant and slowly varying magnetic fields since the 1920s. Many different constructions of these sensors have been worked out up to now. Basing on the literature and the research work performed by the author, the paper presents a survey of the employed solutions and modern constructions of the sensors.
W pracy zaprezentowano czujnik z rdzeniem wykonanym z materiału nanokrystalicznego typu Finemet. Ma on kształt toroidu z równomiernie rozmieszczonymi na obwodzie okrągłymi otworami. Przez te otwory przewleczono różne uzwojenia. Dzięki temu stworzono możliwość różnorodnego magnesowania wybranych fragmentów toroidu. W artykule przedstawiono budowę i wyniki badań czujnika z innym, niż w prezentowanych wcześniej rozwiązaniach, uzwojeniem magnesującym rdzeń.
EN
The sensor core presented in the paper is made of Finemet type na nocrystalline material, and has a ring form of special design, which makes it possible to magnetize selected core portions in a diverse way. In the paper the design, basic parameters and results of tests, carried out on the sensor with a core magnetizing winding differing from those presented earlier are given.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In the paper the design and results of tests carried out on a fluxgate-based compensating sensor of magnetic field intensity built around a ring core made of Finemet type ribbon are presented. The core is featured by radially and regularly arranged holes. Such a design makes it possible to magnetize portions of the core by coiling magnetizing windings and creating a virtual gap.
PL
W artykule przedstawiono transduktorowy czujnik pola magnetycznego z toroidalnym rdzeniem nanokrystalicznym wykonanym z taśmy typu Finemet. W rdzeniu czujnika wykonano promieniowo regularnie rozmieszczone otwory. Taka konstrukcja umożliwia magnesowanie fragmentów rdzenia poprzez przewleczenie przez otwory uzwojeń magnesujących i tworzących szczelinę wirtualną.
W artykule przedstawiono przetwornik prądu z otwartym obwodem magnetycznym i omówiono czynniki wpływające na jego dokładność. Przedstawiono ograniczający błędy pomiaru dwuczujnikowy układ przetwornika i przeanalizowano jego działanie.
EN
In the paper DC current transducer with an open magnetic circuit is presented. Factors determining its accuracy are discussed. To constrain the measurement errors a two-sensor current transducer is presented and its operation is analyzed.
Monte Carlo simulation provides information on the confidence interval of the measurement result. This evaluation applied in Monte Carlo simulation to another measurement where the result of the first measurement represents an input quantity necessitates information on its probability distribution. In the paper it is proposed to furnish this information in a compressed form as an information matrix. The effectiveness of the approach is proven by way of example, where the result of the first measurement has a multimodal probability distribution.
PL
Symulacja Monte Carlo dostarcza informacji o przedziale ufności wyniku pomiaru. Wykorzystanie tej oceny w symulacji Monte Carlo dotyczącej innego pomiaru, w którym wynik pierwszego pomiaru jest wielkością wejściową, wymaga informacji o rozkładzie prawdopodobieństwa wyniku tego pierwszego pomiaru. Zaproponowano skompresowaną formę tej informacji w postaci macierzy informacyjnej. Za pomocą przykładu, w którym wynik pierwszego pomiaru ma wielomodalny rozkład prawdopodobieństwa, wykazano skuteczność proponowanego przekazu informacji.
W artykule przedstawiono przetworniki prądów stałych i przemiennych stosowane w energetyce i energoelektronice. Omówiono zasady działania przetworników wykorzystujących hallotrony oraz wykorzystujących do przetwarzania prądu stałego specjalnie opracowany rdzeń permalojowy. Przedstawiono także zbudowane na bazie opracowanego rdzenia czujniki pola magnetycznego wykorzystywane do bezstykowych pomiarów prądu.
EN
Transformer and transductor-based transducers of current and voltage commonly employed in power electronics and power engineering are presented in the paper. The operation principle of Hall generator based transducers and of those utilizing an especially designed permalloy core for DC measurement is given. Magnetic field sensors based on the developed core that are employed for contactless current measurements are also presented.
Różnorodność pomiarów statycznych powoduje trudność algorytmizacji procedur oceny niepewności pomiaru. Przedstawiono próbę sformułowania algorytmów obliczania niepewności dla trzech rodzajów pomiaru: bezpośredniego, pośredniego jednoczesnego i pośredniego niejednoczesnego. Algorytmizację oparto o dekompozycję błędu. Wykazano, że odpowiednia organizacja obliczeń pozwala uniknąć skorelowania składników błędu.
EN
Algorithmisation of measurement uncertainty evaluation is not simple, because a total measurement error includes many components and there are many kinds of measurements. Three kinds of measurement are distinguished in the paper: a direct, a simultaneous indirect and a non-simultaneous indirect one (Chapter 1). A detailed analysis of the measurement error is the way to perform the measurement uncertainty evaluation. The analysis presented in the paper is based on a detailed decomposition of the measurement total error and a detailed error components classification for a direct measurement. Three kinds of error components are distinguished: the random, the known systematic and the unknown systematic one. The random components are evaluated by means of the commonly known method using a type A uncertainty, the known systematic components are eliminated from the measurement result by correction and the unknown systematic components are evaluated using a type B uncertainty (Chapter 2). The uncertainty evaluation of the non-simultaneous indirect measurement (Chapter 4) is relatively simple and is sufficiently clearly described in the Guide [3]. Some remarks, how to eliminate the calculation of covariances while evaluating the uncertainty of a simultaneous indirect measurement, are formulated in Chapter 3.
Przewodnik [1] nie uznaje pojęcia wartości prawdziwej, zatem unika pojęcia błędu pomiaru. W artykule wykazano, że pojęcie błędu Δγ - różnicy między wartością poprawną &;gamma a wartością prawdziwą Y upraszcza zależności określające rozszerzoną niepewność pomiaru U. Specjalistyczne oprogramowanie pozwala obliczać niepewność U w sposób ścisły, jednak dla zwiększenia wiarygodności obliczeń niezbędne jest uściślenie rozkładów prawdopodobieństwa składników błędu pomiaru. Do wstępnej oceny dokładności pomiaru oraz dla kontroli poprawności obliczeń metodą ścisłą, przydatne są przybliżone metody obliczania niepewności rozszerzonej U. Przedstawiono przykład oceny stopnia poprawności czterech metod przybliżonych.
EN
The concept of measuring uncertainty, introduced by Guide [1], provoked many discussion in the environment of metrologists. The Guide avoids to use the notions of the true value and the measurement error. It may account for incomplete understanding of the Guide`s ideas. The autors of the paper advocate the following nations: measurement result (after introducing all possible corrections) γ, true value Y=expected value Eγ of the measurement result γ (5), and measurement error Δ&gamma=γ-Y (7). The measurement results y and the measurement error Δγ are random variables. The first variable γ has a non-zero expected value Eγ, whereas the expected value EΔγ of the second variable Δγ is 0(zero) (7) - the measurement error Δγ is a centred random value. Therefore, the idea of the measurement equation - eq. (13) instead of (12) and the equation the solution of which defines an exact value of the expanded measurement uncertainty U with postulated confidence level p - eq. (10) instead of (9). Excepting the exact method of uncertainty (13), which could be performed by a specialized software, four approximated methods are used in the practice - Table 1, eq. (25). An evaluation of the methods is presented in Fig. 4. The methods III and IV may be particulary useful, because they define the lower and the upper limit of the expanded uncertainty U. Further improvement of the expanded uncertainty calculation requires searching for probability distribution of the measurement error components in the first place.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The structure and testing results of the AC and DC transducer are presented. It has two toroidal permalloy cores: a conventional one for AC and that for DC of special design. The transducer operated in an automatic comparing circuit. The tests carried out have shown that the transducing accuracy is of the order of some hundredths of a percent.