---

1. Устанавливают измеритель на нуль.

2. Помещают зонд на немагнитную поверхность.

3. Снимают показание магнитного поля при определенной ориентации зонда. Показанием считают резуль­тат измерения окружающего магнитного поля. Это показание вычитают из любого следующего показания, снятого на гире или вблизи нее.

4. Помещают гирю над датчиком, сохраняя ориентацию зонда. Центр основания гири должен быть распо­ложен над датчиком. Проверяют однородность намагничивания, передвигая гирю от центра к краю основания, и наблюдают за изменениями показаний. Если показания не уменьшаются плавно, гиря, вероятно, намагничена неоднородно.

5. Если гиря намагничена однородно, измерения допускается выполнять в центре основания, вблизи по­верхности гири, без контакта и в соответствии с техническим описанием гауссметра.

Примечание — Для некоторых зондов, таких как у магнитометра с насыщенным сердечником, датчик расположен на расстоянии от конца зонда [16]. Это, как правило, приводит к более низким значениям напряжен­ности поля, чем те, которые получают при использовании датчика Холла, расположенного как можно ближе к гире. Если гиря намагничена неоднородно, измерения должны быть проведены вдоль центральной оси гири на расстоянии от поверхности, равном, по крайней мере, половине диаметра цилиндрической гири, или равном, по крайней мере, половине самого большого размера прямоугольной гири. Показания зонда должны быть коррек­тированы с использованием формулы, приведенной ниже.

7. Снимают показание (которое может быть выражено в мТл). Записывают его в мкТл.

д) Переворачивают гирю для измерения верха (только для гирь с плоским верхом), затем повторяют этапы по перечислениям d) — f), приведенные выше.

9. И

   - ЦВ_Е),

   НоМ =

   справляют показание зонда и оценивают остаточную магнитную индукцию ц₀М с использованием следу­ющего уравнения:

(В.6.2-1)

(В.6.2-2)

г

для гирь классов Е и F;

де f (В_Е) = 5,4В_е для гирь класса М;

(В.6.2-3)

где В — показание гауссметра в присутствии гири [вычитают показание окружающего магнитного поля, см. перечисление с)];

В_Е— показание гауссметра окружающего магнитного поля при отсутствии гири;

d — расстояние между центром чувствительного элемента (который вставлен в зонд) и поверхностью гири;

h — высота гири;

R — радиус цилиндрической гири или, в случае с прямоугольной гирей, радиус круга, площадь которого равна площади прямоугольной гири.

Примечание — В и 6_Е в некоторых случаях могут иметь разные знаки.

8. Используемое оборудование и расстояние во всех случаях должны быть отмечены в протоколе испытаний.

Применяемые приборы должны быть калиброваны с неопределенностью в соответствии с требованием, что намагниченность гирь должна быть определена с неопределенностью менее одной трети пределов погреш­ности, указанных в таблице 3. Применяемая методика приводит к расширенной неопределенности U {к = 2) намагничивания, составляющей приблизительно 30 % (включая неопределенность калибровки гауссметра). Од­нако в указанной неопределенности невозможно учесть упрощения метода. Поэтому значение остаточной на­магниченности, определенное таким образом, считают условным, хотя и полезным, значением.

Результаты измерений и вычислений вносят в протокол, форма которого приведена в международной рекомендации R 111-2.

Измерение магнитной восприимчивости допускается проводить с использованием методики В.6.4, исполь­зуя испытуемый образец, выполненный из куска металла, из которого изготовлена гиря. В этом случае расширен­ная неопределенность U (к = 2) измерения должна увеличиться на 20 % для того, чтобы учесть возможное изменение данного параметра в куске металла. Однако все готовые гири должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 3. Из-за эффектов насыщения при измерении магнитной восприимчивости магнитное поле, прилагаемое к гире, должно быть достаточно мало (< 4 кА ■ м^-1 для стального сплава).

Этот метод может быть использован для определения как магнитной восприимчивости, так и остаточной намагниченности слабо намагниченных гирь посредством измерения силы, действующей на эталон массы в неоднородном магнитном поле сильного постоянного магнита (см. рисунок В.1).

Этот метод применим только для гирь, у которых магнитная восприимчивость % < 1. Метод измерения не рекомендуется для составных гирь. Для использования этого метода необходимо ознакомиться с [6]. При обыч­ной компоновке измеритель магнитной восприимчивости имеет измерительный объем, ограничиваемый по размеру (около 10 см³) на столе, рядом с магнитом и вертикально над ним. Для гирь номинальной массой более 2 кг проводят измерения в середине основания гири (если необходимо измерить остаточную намагниченность в нескольких местах вдоль основания, используют гауссметр вместо измерителя магнитной восприимчивости). Как правило, гиря должна стоять прямо. Для измерения магнитных свойств по бокам гири или наверху требуются более сложные методы в соответствии с [6].

Существует значительный риск, что данная методика может вызвать остаточную намагниченность испыту­емой гири, если она подвергается воздействию слишком сильных магнитных полей (> 2 кА ■ м^-1 для гирь стального сплава класса точности Е^. Рекомендуется, например, чтобы испытания гирь класса Е-] проводили сначала на расстоянии Z_Q примерно 20 мм между серединой магнита по высоте и основанием гири (см. рисунок В.1). Тогда Z_o уменьшается, только если восприимчивость образца слишком мала для образования подходящего сигнала в соответствии с [6]. Могут потребоваться дополнительные меры предосторожности при испытании гирь с более высокой магнитной восприимчивостью [см. В.6.4.5, перечисление с)].

1. Весы с действительным интервалом шкалы не более 10 мкг.

2. Немагнитный стол для размещения на нем гирь.

3. Цилиндр для размещения на нем магнитов.

4. Цилиндрические магниты с магнитным моментом m_d порядка 0,1 А м² (этот момент типичен для магни­тов из самария-кобальта или неодима-железа-бора объемом приблизительно 100 мм³) [6].

В идеале высота магнита должна быть равна 0,87 его диаметра [6], хотя допустимо отношение высоты к диаметру, равное единице. Z_o — это расстояние от середины магнита по высоте до основания гири.

1 — верх гири; 2 — гиря; 3 — основание гири; 4 — середина магнита по высоте; 5 — магнит; 6 — стол; 7 — опорная стой­ка; 8 — грузоприемная платформа компаратора масс; h — высота гири; Z₁ — расстояние от верха гири до середины магнита по высоте; Z_o — расстояние от середины магнита по высоте до основания гири; R_w — радиус гири

Рисунок В.1 — Оборудование для определения
магнитной восприимчивости и намагничивания. Метод
измерителя магнитной восприимчивости

Эти испытания должны быть проведены в зоне, свободной от больших ферромагнитных объектов. На опе­раторе также не должно быть никаких ферромагнитных предметов.

1. Измеряют различные параметры (Z_o, R_w, h), см. рисунок В.1, измерение Z_o см. также в [6].

2. Необходимо знать значение ускорения силы тяжести д с точностью около 1 %.

3. Устанавливают магнит так, чтобы его северный полюс указывал вниз (северный полюс цилиндрического магнита представляет собой конец, который отталкивает северный полюс стрелки компаса). Потребуется значе­ние магнитного момента m_d магнита.

Магнит создает максимальное магнитное поле на верхней поверхности стола:

(В.6.4-1)

где Н — единицы Ам¹ для m_d в А ■ м ² и Z_o в м.

Важно, чтобы первоначально значения Н не превышали 2000 А ■ м^-1 при испытании гирь класса Е, 800 А ■ м^-1 при испытании гирь класса Е₂ и 200 А ■ м^-1 при испытании гирь других классов. Поле Н может быть увеличено, только если сигнал измерителя магнитной восприимчивости слишком слабый. В этом случае поле Н увеличива­ется за счет уменьшения высоты Z_o.

4. Устанавливают весы на нуль.

5. Устанавливают гирю на столе так, чтобы ее ось совпадала с вертикальной осью магнита, и снимают показание. Поворачивают гирю вокруг ее вертикальной оси несколько раз, увеличивая углы, и снимают показа­ния при каждом положении. Для следующих процедур поворачивают гирю на угол, при котором отсчет показывает максимальное отклонение от нуля.

д) Устанавливают гирю на столе, как правило три раза, непосредственно над магнитом. Проверяют, что гиря выставлена по центру.

1. Отмечают время установления нагрузки, время снятия показания и время удаления нагрузки.

2. Рассчитывают Агщ по повторным показаниям. Как правило, Ат-, будет иметь отрицательный знак, показывающий, что магнит слегка притягивается к гире.

Лт₁ — среднее значение из максимальных показаний весов, каждое из которых находят путем вращения гири вокруг вертикальной оси.

При мечание — Приведены дополнительные определения для однозначного раскрытия терминов, применяемых в настоящем стандарте.

3. Силу F, определяют как F₁ = -Am₁ ■ д. (В.6.4-2)

6. Измерения следует повторить с перевернутым магнитом.

Расстояние Z_Q должно быть постоянным.

1. Устанавливают весы на нуль.

2. Снова устанавливают гирю на столе, как правило три раза, непосредственно над магнитом. Прове­ряют, что гиря выставлена по центру.

3. Отмечают время установления нагрузки, время снятия показания и время удаления нагрузки.

4. Рассчитывают Ат₂ по повторным показаниям. Как правило, Ат₂ будет иметь отрицательный знак, но может существенно отличаться от Ат-,.

Ат₂ — среднее значение из максимальных показаний весов, полученных с перевернутым магнитом, каждое из которых находят путем вращения гири вокруг вертикальной оси.

Примечание — Приведены дополнительные определения для однозначного раскрытия терминов, применяемых в настоящем стандарте.

5. Силу F₂ определяют как F₂ = -Am₂ ■ д. (В.6.4-3)

6. Повторяют этапы d) — f), приведенные выше.

Рассчитывают магнитную восприимчивость % и остаточную намагниченность M_z(составляющая вектора М по оси z) гири, вводя различные параметры в уравнения, приведенные ниже. Предполагают, что магнитная вос­приимчивость воздуха всегда пренебрежимо мала.

где

р

¹ max

ЗЦр 64 я

(

(В.6.4-5)

(В.6.4-6)

2 ’

В.6.4-4)

и значение остаточной магнитной индукции находят по формуле

JL 1 + 0,23% ^Sez’ (В.6.4-7)

Z_o ' 4л ^b

где F_b = ^Fl₂^F2 ; (B.6.4-8)

B_EZ — вертикальная составляющая окружающей магнитной индукции в лаборатории.

(В.6.4-9)

(В.6.4-10)

Более подробно об Z_a и /_ь см. в [6]. Для всех практических целей допускается пренебречь магнитной про­ницаемостью воздуха.

Применяемая методика приводит к неопределенности для магнитной восприимчивости от 10 % до 20 %. Неопределенность, связанная с этим методом, больше у маленьких гирь в соответствии с [17], [18], [40].