Оформлення результатів
Записують результати вимірювання, застосовуючи форми, які наведено в OIML R 111-2.
Технічні характеристики матеріалу
Вимірювання магнітної сприйнятливості можна виконувати за процедурою, викладеною у В.6.4, на випробному зразку, узятому з куска металу, який застосовують для виготовлення гирі. У цьому разі розширену невизначеність U (к = 2) вимірювання буде збільшено на 20 %, щоб узяти до уваги можливу варіацію цього параметра в певному куску металу. Однак усі готові гирі повинні відповідати вимогам, наведеним у таблиці 3. Унаслідок ефекту насичення під час вимірювання магнітної сприйнятливості магнітне поле, що прикладається до гирі, повинно бути досить малим (< 4 кА/м для типової легованої сталі).
Гирі, виготовлені з алюмінію, мають магнітну сприйнятливість % « 0,01.
Для маленьких гир номінальною масою менше ніж 2 г треба розглядати технічні вимоги виробника до магнітних властивостей матеріалу, який використано під час виробництва.
Для гир класів точності F номінальною масою менше ніж 20 г треба розглядати технічні вимоги виробника до магнітних властивостей матеріалу, який використано під час виробництва.
Магнітна сприйнятливість і постійна намагніченість, метод вимірювання за допомогою вимірювача магнітної сприйнятливості
Принципи випробовування
Цей метод може бути застосовано для визначення магнітної сприйнятливості та постійної намагніченості слабо намагнічених гир через вимірювання сили, що впливає на еталонну гирю, у градієнті магнітного поля сильного постійного магніту (див. рисунок В.1).
Цей метод застосовний тільки для гир, у яких магнітна сприйнятливість % < 1. Метод вимірювання за допомогою вимірювача магнітної індукції не рекомендують для складених гир. Щоб застосовувати цей метод, необхідно ознайомитися з посиланням [6]. У звичайному приладі вимірювач магнітної сприйнятливості має вимірювальний об’єм, обмежений у довжині (близько 10 см3) столу, розташованого близько до магніту і вертикально над ним. Для гир номінальною масою більше ніж 2 кг проводять вимірювання в середині основи гирі (якщо вважають необхідним виміряти постійну намагніченість у кількох місцях уздовж основи, застосовуючи вимірювач магнітної індукції замість вимірювача магнітної сприйнятливості). Зазвичай гирю має бути встановлено вертикально. Вимірювання магнітних властивостей сторін або вершини потребує більш детально розроблених методів [6].
Загальні міркування
Є істотний ризик, що процедура може призвести до постійної намагніченості випробної гирі, якщо її не захищено від магнітних полів, що занадто високі (більше ніж 2 кА/м для тилової легованої сталі класу точності Е,). Наприклад рекомендують, щоб випробовування гир класу точності Е, виконували на відстані Zo близько 20 мм між половиною висоти магніту й основою гирі (див. рисунок В.1). Потім тільки збільшують Zo, якщо зразок сприйнятливості занадто малий для того, щоб згенерувати сигнал [6]. Додаткові заходи обережності можуть бути необхідними під час випробовування гир з більш високою сприйнятливістю (див. В.6.4.5 с).
Сукупність пристосовання:
зважувальний прилад із ціною поділки шкали не більше ніж 10 мкг;
немагнітний стіл для розташування на ньому гирі;
циліндр для розташування на ньому магніту;
циліндричні магніти з магнітним моментом тй порядку 0,1 Ам2 (цей момент типовий для сама- рісто-кобальтового або неодимово-залізо-борного магніту об’ємом близько 100 мм3) [6].
Ілюстрація сукупності пристосовання
Висота магніту повинна в ідеалі дорівнювати 0,87 частин від його діаметра [6], хоча відношення висоти та діаметра припускається таким, що дорівнює 1. Zo — це відстань від половини висоти магніту до основи гирі.
Вантажоприймальний пристрій компаратора маси
Рисунок В.1 — Сукупність пристосовання для методу вимірювання магнітної сприйнятливості та намагніченості за допомогою вимірювача магнітної сприйнятливості
Вимірювання
Ці випробовування потрібно провадити в зоні, вільної від великих металовмістких об’єктів. Оператор не повинен мати при собі або в одязі металовмістких об’єктів.
Виміряють різні параметри (Zo, Rw, h), див. ілюстрацію сукупності пристосовання на рис. В.1, див. також [6] для вимірювання Zo.
Значення прискорення сили тяжіння д повинно бути відомо до 1 %.
Розташовують магніт його північним полюсом, направленим униз (північний полюс циліндричного магніту є краєм, що відштовхує стрілки компаса від північного полюса). Дипольний момент та є необхідним.Магніт створює максимальне поле на вершині поверхні столу:
и т«
де Н — в A-м-1, та— в Ам2 і Zo— в метрах.
Важливо, що у вихідному положенні Н не повинно перевищувати 2000 А/м, якщо випробовують гирі класу точності Е,; 800 А/м, якщо випробовують гирі класу точності Е2; 200 А/м, якщо випробовують гирі інших класів точності. Поле Н може збільшуватися тільки тоді, коли сигнал вимірювача магнітної сприйнятливості занадто слабкий. У цьому разі поле Н збільшується шляхом зменшення висоти Zo.
Установлюють покази приладу на нуль.
Розташовують гирю на столі, щоб його осі сполучалися з вертикальними осями магніту, і знімають покази. Повертають гирю навколо її вертикальної осі багаторазово зі збільшенням кутів і знімають покази в кожній позиції. Для повторної операції повертають гирю на кут, за якого покази будуть максимальними відносно нуля.
Розташовують гирю на столі, зазвичай три рази прямо над магнітом. Треба переконатися, що гиря знаходиться в центрі;
Зазначають час, коли гирю поставлено, час, коли знято покази, і час, коли навантаження вилучено.
Обчислюють Am, за повторних показів. Зазвичай Am, буде від’ємним, показуючи, що магніт притягається гирею несуттєво.
Силу F, визначають як
F,=-Am,-g. (В.6.4-2)
д) Вимірювання потрібно повторювати з магнітом, переверненим догори дном.
Відстань Zo повинна залишатися постійною.
Обнулюють покази приладу.
Знову розташовують гирю на столі, зазвичай три рази прямо над магнітом. Треба переконатися, що гиря знаходиться в центрі.
Зазначають час, коли гирю поставлено, час, коли знято покази, і час, коли навантаження вилучено.
Обчислюють Ат2за повторних показів. Зазвичай Ат2буде від’ємним, але може істотно відрізнятися від Am,.
Силу F2 визначають як
F2= -&т2д. (В.6.4-3)
h) Повторюють кроки d—g, описані вище.
Обчислювання
Обчислюють магнітну сприйнятливість % і постійну намагніченість Mz гирі підставленням значення різних параметрів у формули, наведені нижче. Припускають, що магнітна сприйнятливість повітря завжди незначна.
Якщо вимірюють F, і F2, то вираз для магнітної сприйнятливості встановлюють як:
~ I _q 4^ ’ (В.6.4-4)
деАтах=|^-^|, (В.6.4-5)
64л Zo
f,+f2
Fa=—^— (В.6.4-6)
і для магнітної поляризації:
P-qMz — — Sez,
md1 /ь 1 + 0-23Х (В.6.4-7)
ОП 2о 4л
ДЄ Fb=
Fi-F2
2
(В.6.4-8)
Bet. — це вертикальна складова магнітної індукції навколишнього середовища в лабораторії.
Зазвичай BEZ можна брати як вертикальну складову магнітної індукції землі в місці розташування лабораторії, і в цьому випадку — 48 мкТ < BEZ < 60 мкТ залежно від широти. Величина BEZ дорівнює нулю на екваторі землі й сягає максимального значення на її полюсах. Знак додатний — у північній півкулі та від’ємний — у південній півкулі.
Геометричні поправочні коефіцієнти у згаданих вище формулах наводять відповідно:
(В.6.4-9)
/ь ~ 2я
х2А3/2
Kw/ZoV
Zi/Zo J ,
(В.6.4-10)
Для більш детальної інформації щодо /а та /ь див. [6]. Магнітною сприйнятливістю повітря можна знехтувати для всіх практичних цілей.
Формули, наведені вище, справедливі для циліндричних гир. Якщо гиря не має форми ідеального циліндра, то можуть знадобитися додаткові поправки або великі невизначеності. Наприклад подальші обчислення є необхідними для того, щоб розрахувати для віддаленої основи, голівки тощо, як описано в [6]. Поправки для ефектів гир такої форми найбільші для найменших номінальних значень маси (2 г), за яких вони досягають близько 10 %.
Невизначеність
Ця процедура призводить до невизначеності магнітної сприйнятливості в діапазоні від 10 % до 20 %. Невизначеність, пов’язана з цим методом, більше для гир малої номінальної маси [17], [18], [40].
Оформлення результатів
Записують результати вимірювання, застосовуючи форми, наведені в OIML R 111-2.
Магнітна сприйнятливість, метод притягання
Принципи випробовування
Величина, яку вимірюють цим методом, є відносною магнітною проникністю, обумовленою методом порівняння магнітної сили, спричинюваної постійним магнітом, і діючої на еталонну гирю з відповідною силою на еталон проникності (див. рисунок В.2). Магнітну сприйнятливість у обчислюють, застосовуючи рівняння для відношення між відносною магнітною проникністю та магнітною сприйнятливістю (щ = 1 + х)-
Цей метод може бути застосовним для гир номінальною масою 20 г і більше та для гир Е2—F2 [18] і [19] (див. також таблицю В.3(b)). Зазвичай прилади, придатні для цього методу, можуть бути застосованими тільки для визначення магнітної проникності в діапазоні 1,01 < щ < 2,5 (0,01 < у < 1,5).
Загальні міркування
Недоліком цього методу є те, що придатні прилади важко калібрувати.
УВАГА! Існує також ризик, що процедура може призвести до постійної намагніченості випробної гирі.
Магніт притягається гирею або еталонним матеріалом залежно від того, що має більшу магнітну проникність.
Сукупність пристосований:
магніт, що качається на шарнірі з противагою (рисунок В.2);
еталонний матеріал із відомою магнітною проникністю;
засоби для поводження з гирею (наприклад лабораторні рукавички, безворсова тканина, лабораторні пінцети);
добре освітлена кімната.
Ілюстрація сукупності пристосовання
На рисунку В.2 наведено ілюстрацію сукупності пристосовання. Зазвичай прилад містить набір вкладок (еталонних матеріалів), які можна застосовувати.
Стрижневий магніт
Рисунок В.2 — Сукупність пристосування для вимірювання магнітної сприйнятливості, метод притягання
Процедура вимірювання
Уставляють придатний еталонний матеріал із відомою відносною магнітною проникністю в прилад.
Установлюють прилад у стійке положення з магнітом, що вказує вниз.
Переміщують гирю в напрямку до приладу (стрижневому магніту з відомим еталонним матеріалом) доти, доки вона не торкнеться приладу.
Потім треба відсунути гирю дуже акуратно від приладу.
Якщо стрижневий магніт притягається гирею, то відносна проникність гирі вище, ніж еталонного матеріалу.
Це випробовування потрібно виконувати в різних положеннях на вершині та основі гирі.
Щоб забезпечити простежуваність у визначенні сприйнятливості, процедуру потрібно повторювати з вимірюваннями на зразку з відомою сприйнятливістю (наприклад визначену за допомогою вимірювача магнітної сприйнятливості у В.6.4).
Невизначеність
Прилад має пов’язану невизначеність проникності приблизно 0,3 % (ЗО % від сприйнятливості) за найменшої проникності (цг= 1,01) і 8 % (13 % від сприйнятливості) за найбільшої проникності (щ = 2,5). Процедура вимірювання може мати великі невизначеності [19].
Оформлення результатів
Записують результати вимірювання, застосовуючи форми, наведені в OIML R 111-2.
Магнітна сприйнятливість, метод вимірювання за допомогою ферозонда
Принципи випробовування
За цим методом визначають відносну магнітну проникність об’єкта, застосувуючи індукційний магнітометр із зондом проникності, що містить постійний магніт, розташований поблизу до об'єкта [20].
УВАГА! Існує ризик, що процедура може призвести до постійної намагніченості випробної гирі.
Загальні міркування
Зазвичай прилади, придатні для цього методу, можна застосовувати для визначення магнітної проникності в діапазоні 1,0001 < цг < 2,00 (0,0001 < %< 1,00). Щоб забезпечити простежуваність у визначеннях цієї величини, процедуру потрібно повторювати з вимірюваннями на зразку з відомою сприйнятливістю (наприклад на придатному еталонному матеріалі, сертифікованому поакредитованою лабораторією).