Розрахунок і конструкція вимірювальної котушки

Вимірювальна котушка - необхідний елемент при використанні індукційного методу вимірювання, а також при роботі з промисловим веберметром. Вимірювальні котушки не випускаються, виготовлення і перевірка їх покладені на споживача.

Основними параметрами вимірювальної котушки є її постійна Sk - сума площ усіх витків, визначена за формулою , - і габарити, в межах яких виміряне магнітне поле усереднюється. Постійну циліндричної вимірювальної котушки (рис. 1) з рядовою багатошаровою обмоткою заздалегідь розраховують за формулою

, см2,

а після виготовлення визначають експериментально в полі за відомою інтенсивністю і повіряють в установах Держстандарту.

Розрахунок постійної Sk і визначення моткових даних виконують за допомогою таблиці 3, подібно до таблиці 1, призначеного для інженерного розрахунку індуктора-соленоїда. Відмінність цих двох таблиць пов'язана з тим, що для розрахунку вимірювальної котушки не потрібні усі параметри, передбачені при розрахунку індуктора-соленоїда, і додатково визначається постійна Sk. Як і вище, нумерація однакових рядків таблиці збережена.

Таблиця 3

№ Позначення Назва Схема розрахунку
R1, см Внутрішній радіус обмотки  
R2, см Зовнішній радіус обмотки  
L, см Довжина обмотки  
2R, см Середній діаметр обмотки (2)+(1)
T, см Товщина обмотки (2)-(1)
S, см2 Площа середнього витка π·(4)2/4
t Нормована товщина обмотки 2*(5)/(4)
d, мм Діаметр дроту (матеріал дроту)  
Sпр, мм2 Площа поперечного перерізу дроту π*(8)2/4
λ Коефіцієнт заповнення обмотки провідником При розрахунках зазвичай приймають 0,5-0,7
λTL, см2 Площа осьового перерізу обмотки, заповнена провідником (3)*(5)*(10)
Мпр, кг Маса провідника без ізоляції 2,8*(4)*(11)*10-2
w Кількість витків (11)*102/(9)
Λ, м Довжина дроту π*(4)*(13)*10-2
Rc, Ом Активний опір дроту 1,7*(14)*10-2/(9)
Sk, см2 Постійна котушки (011)*(13)*[1+(6)2/12]

Рис. 1. Деталі вимірювальної катушки до намотування (а); після намотування (б): 1 – каркас; 2 - папір; 3 - щока

 

При використанні індукційного методу вимірювання бажано мати котушки, постійні яких відрізняються один від одного, що дозволяє проводити вимірювання в полях різних інтенсивностей і частот. Це зручно для роботи з різними мілівольтметрами та інтегруючими ланцюгами. Крім того, враховуючи необхідність періодичної повірки, наявність декількох котушок дозволяє завжди мати якусь з них в робочому стані.

В магнітотерапевтичних пристроях була обґрунтована необхідність застосування малогабаритних перетворювачів і щупів, набагато менших, ніж зона дії поля. При вимірюванні інтенсивності джерел магнітного поля, використовуваних в медицині та біології, зовнішній діаметр котушки не повинен перевищувати 1-1,2 см Якщо ж досліджується магнітне поле на поверхні джерела, вимірювальна котушка має бути, крім того, плоскою, а обмотка її наближена до поверхні. Один із способів виготовлення такої котушки полягає в наступному. Перед намотуванням виточують каркас (рис. 1), але щоку 3 виготовляють окремо. З одного боку до неї приклеюють папір 2, і цією стороною при намотуванні притискають до каркаса 1. Обмотку просочують, висушують, а потім обережно відсовують притиснуту щоку, заздалегідь відокремивши від неї раніше приклеєний папір. Отримується котушка, витки якої можна безпосередньо наблизити до поверхні.

Варіанти завдання

№ з/п R1,см R2,см L, см d, мм
0,05 0,5 0,1 0,05 0,5
0,1 0,55 0,15 0,055 0,6
0,15 0,6 0,2 0,06 0,7
0,05 0,5 0,1 0,065 0,55
0,1 0,55 0,15 0,07 0,65
0,15 0,6 0,2 0,05 0,5
0,05 0,5 0,1 0,055 0,55
0,1 0,55 0,15 0,06 0,6
0,15 0,6 0,2 0,065 0,65
0,05 0,5 0,1 0,07 0,7
0,1 0,55 0,15 0,05 0,5
0,15 0,6 0,2 0,055 0,55
0,05 0,5 0,1 0,06 0,6
0,1 0,55 0,15 0,065 0,65
0,15 0,6 0,2 0,07 0,7
0,05 0,5 0,1 0,05 0,5
0,1 0,55 0,15 0,055 0,55
0,15 0,6 0,2 0,06 0,6
0,05 0,5 0,1 0,065 0,65
0,1 0,55 0,15 0,07 0,7

 


Додатки

Додаток 1

Залежність коефіцієнта від конфігурації соленоїда для мідного дроту


Додаток 2

Залежність коефіцієнта від конфігурації соленоїда для алюмінієвого дроту


Додаток 3

Нормована відстань від торця (х)

Універсальні криві для розрахунку магнітної індукції на осі багатошарового циліндричного соленоїда

 


Додаток 4

Нормована відстань від торця (х)

Універсальні криві для розрахунку градієнта магнітної індукції на осі багатошарового циліндричного соленоїда


 

Інформаційні джерела

 

1. Ливенсон A.P. Электробезопасность медицинской техники. - 2-е изд.-М: Медицина, 1981.-280 с.

2. Ливенсон А.Р. Электромедицинская аппаратура.-5-е изд.- М.: Медицина, 1981.- 344 с.

3. Соловьева Г.Р. Расчет индуктора-соленоида для магнитотерапевтических аппаратов//Новости мед. техники.- 1977.- С. 54-61.

4. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов - М.:Энергоатомиздат, 1986.-528 с.

 


 

П68(07) Прилади магніторезонансної терапії: методичні вказівки до виконання практичних робіт для студентів спеціальності 7.05100307, 8.05100307 – «Медичні прилади і системи» / уклад. Ю.С. Лапченко. – Луцьк : Луцький НТУ, 2014. – 24 с.

 

 

Комп’ютерний набір та верстка: Ю.С. Лапченко
   
Редактор: О.С. Гордіюк.

 

 

 

 

Підп. до друку “ ” 2014 р.

Формат 60х84/16. Папір офс. Гарн. Таймс.

Ум. друк. арк. 11,0. Обл. – вид. арк. 11,0.

Тираж 50 прим. Зам. 132.

 

 

Редакційно-видавничий відділ

Луцького національного технічного університету

43018 м. Луцьк, вул. Львівська, 75

Друк – РВВ Луцького НТУ