Từ thực nghiệm cho thấy, với mỗi cấu hình đo khác nhau (thể hiện trên hình 2.2.1) sẽ cho ta một kết quả đường đặc trưng H(d) khác nhau, nhưng nhìn chung thì tất cả các đường đặc trưng kết quảđo đều thể hiện rằng từ trường tác dụng vào cảm biến sẽ
yếu dần đi khi khoảng cách giữa nam châm và cảm biến tăng lên. Đường đặc trưng H(d) trên hình 3.1.1 là kết quả của phép đo theo cấu hình 2.2.1(a) cho thấy:
Khi nam châm ở cách cảm biến một khoảng dx = 20 mm thì cường độ từ trường gần như bằng không, dịch chuyển nam châm tiến lại gần cảm biến đến đoạn dx = 5 mm
thì từ trường cũng tăng lên nhưng giá trị này tăng rất chậm. Cường độ từ trường chỉ tăng mạnh trong đoạn dx = 2÷5 mm. Như vậy ta nhận thấy nếu sử dụng cấu hình này thì ở đoạn từ 5 mm đến 20 mm sẽ cho phạm vi thay đổi rộng nhưng biên độđiện áp ra sẽ rất bé, khó xử lý tín hiệu, đoạn từ 2mm đến 5mm thì cường độ từ trường thay đổi mạnh nhưng đường đặc trưng H(d) rất phi tuyến ảnh hưởng lớn đến độ chính xác của thiết bị. Mặt khác nếu để cảm biến làm việc thường xuyên trong vùng từ trường mạnh đến hàng nghìn Oe sẽ gây ra hiện tượng từ hóa cảm biến.
Đường đặc trưng H(d) trên hình 3.1.2 là kết quả phép đo theo cấu hình 2.2.1(b). Với đường đặc trưng H(d) trên đây cho ta thấy tại vị trí dx = - 2,5mm cường độ từ
trường bằng không, từ trường tăng dần khi cảm biến tiến lại gần nam châm và đạt giá trị
lớn nhất là 118 Oe tại vị trí dx = 0 mm, sau đó từ trường lại giảm dần H ≈ 0 khi khoảng
cách giữa cảm biến và nam châm dx ≥ 2,5 mm. Theo kết quả trên thì trong đoạn
dx = (-2,5 ÷ -1,5) mm từ trường tăng chậm và phi tuyến theo hàm bậc 2, từđoạn dx = (-
1,5 ÷ -1,0) mm từ trường tăng rất nhanh và khá tuyến tính, trong đoạn dx = (-1,0 ÷ 0)
mm từ trường lại tăng rất chậm và tiến đến giá trị lớn nhất. Điều này cho thấy rằng khi
đường sức từ tác dụng vào cảm biến theo phương vuông góc sẽ là lớn nhất, do vậy khi nam châm đi qua cảm biến đến đúng vị trí có sự thay đổi phương của đường sức từ thì từ trường tăng mạnh thể hiện ở độ dốc trên đường đặc trưng H(d), khi vị trí của cảm biến nằm ở điểm giữa của nam châm thì từ trường gần như lớn nhất, tại điểm lân cận (dx = 0 mm) sự thay đổi từ trường không nhiều lắm nên đường đặc trưng trong đoạn này có dạng đỉnh hình chuông. Xét đường đặc trưng H(d) ở nhánh bên cũng hoàn toàn tương tự. Tóm lại nếu sử dụng cấu hình này để chế tạo thiết bị đo thì ta chỉ nên sử dụng được
đoạn tuyến tính nhất là đoạn dx = (-1,5 ÷ -1,0) mm. Tuy nhiên phạm vi dịch chuyển của cỡ 0,5 mm thì quá nhỏ, không phù hợp với đặc điểm ứng dụng vì sẽ bị hạn chế dải đo của thiết bị đo.
Đường đặc trưng H(d) trên hình 3.1.3 là kết quả của phép đo theo cấu hình 2.2.1(c). Dựa theo kết quả của phép đo ta thấy vị trí mà cảm biến đang đứng sẽ có cường độ từ trường là lớn nhất, cường độ từ trường sẽ giảm dần khi ta dịch chuyển nam châm theo hướng trục Z với phạm vi dịch chuyển dz = 3,2 mm, nếu xét trên toàn bộ đường đặc trưng thì từ trường biến thiên rất phi tuyến, có lẽở vị trí góc của cảm biến có sự phân bố từ trường không đều, nên cảm biến chỉ ra khỏi vị trí góc một đoạn ngắn là từ
trường đã bị suy giảm mạnh (xem hình 3.1.3).
Với kết quả đường đặc trưng H(d) ở trên thì ta chỉ sử dụng được đường đặc trưng ở những đoạn nhỏ, phạm vi thay đổi rất bé khoảng 0,5 mm, như vậy không phù hợp với ứng dụng chế tạo thiết bịđo vì sẽ bị giới hạn dải đo.
Trên hình 3.1.4 là kết quả khảo sát đặc trưng H(d) theo cấu hình 2.1.1.(d). Kết quả cho thấy đường đặc trưng được chia ra thành 2 vế gần nhưđối xứng qua điểm gốc tọa độ, điểm có từ trường mạnh nhất (H = 300 Oe) nằm ngay gốc tọa độ, tức vị trí dx = 0 và từ trường giảm dần cho đến điểm có từ trường nhỏ nhất (H = 0) là dx = ± 2,5 mm. Nếu như xét nhánh bên phải theo trục X thì thấy rằng trong phạm vi dx = 0 ÷ 2 mm,
đường đặc trưng H(d) có dáng điệu rất tuyến tính, đoạn dx = 2÷ 2,5mm thì từ trường biến thiên chậm hơn, đối với nhánh bên trái của đồ thị ta cũng thấy rằng đường đặc trưng cũng thể hiện đối xứng với nhánh bên phải. Trường hợp sử dụng cấu hình này để
chế tạo thiết bị đo áp suất thì khi trạng thái áp suất (P = 0), vị trí đặt cảm biến ban đầu phải cách tâm của nam châm một khoảng dx = ± 2,5 mm như cấu hình 2.2.1(d).
Đường đặc trưng H(d) trên hình 3.1.5 là kết quả phép đo theo cấu hình 2.2.1(f). Kết quả cho thấy cường độ từ trường của nam châm hình vuông khá mạnh, tuy nhiên
đường đặc trưng H(d) có sự biến thiên hơi khác so với một số phép đo trước đây,
ta thấy khi dy = 0 thì cường độ từ trường có giá trị nhỏ nhất (H ≈ 45 Oe), cường độ từ
trường tăng dần nhưng biến thiên rất chậm trong đoạn dy = 0 ÷10mm và từ đoạn dy =
10 ÷ 20mm từ trường tăng nhanh rất nhanh lên tới 1000 Oe, sau đó đột ngột giảm rất mạnh khi khoảng cách dy >25mm. Theo kết quả đường đặc trưng H(d) ở trên ta nhận
định rằng chứng tỏ vị trí đặt cảm biến không nằm trên cực từ của nam châm, do vậy tại khoảng cách lân cận với bề mặt của nam châm (dy <10mm) sẽ có mật độ từ trường thấp hơn, vì tại bề mặt vuông góc với cực từ của nam châm sẽ bịảnh hưởng bởi lực kháng từ
do những đường sức từ ở bên ngoài ngược chiều với những đường sức từ bên trong nam châm, hoặc do lực kháng từ của chính các phần tử ở bề mặt nam châm gây lên. Khi vị trí của nam châm và cảm biến nằm trong khoảng (dy =10 ÷ 20mm) mật độ đường sức từ tăng lớn nhất, khi khoảng cách giữa nam châm và cảm biến lớn hơn 25mm thì cảm biến không còn bị tác động dẫn đến từ trường giảm đột ngột như được thể hiện trên hình 3.1.5.
Hình 3.1.6 là kết quả của phép đo đặc trưng H(d) theo cấu hình 2.2.1(g). Với kết quả này cho thấy trong khoảng dX = 0 ÷ 2 mm, đường đặc trưng thể hiện cường độ từ
dx = 2 ÷ 10 mm cường độ từ trường giảm dần theo khoảng cách nhưng chậm hơn và phi tuyến, từđoạn dx > 10mm thì gần như từ trường bão hòa (H ≈ 0). Từ những nhận xét về
kết quả của phép đo ở trên ta thấy rằng tại vị trí lân cận dx ≤ 2 mm sẽ là nơi tập trung mật độđường sức từ nhiều nhất và đây có thể là cực từ của nam châm. Khi vị trí tương
đối giữa cảm biến và nam châm dx > 10 mm thì đường sức từ sẽ tách ra đi về 2 phía để
khép kín mạch từ, do đó cường độ từ trường suy giảm nhanh và gần như không còn tác (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
động đến cảm biến. Như vậy với cấu hình này nếu ứng dụng để chế tạo thiết bị đo áp suất thì chỉ sử dụng được đường đặc trưng trong đoạn dx = 0 ÷ 2 mm.
Nói tóm lại, qua việc thiết lập một số cấu hình thực nghiệm để xác định đường
đặc trưng từ trường theo khoảng cách H(d) cho ta thấy, ở cấu hình 2.1.1(d) cho kết quả đường đặc tính trên hình 3.1.4 ổn định và tuyến tính nhất, với phạm vi dịch chuyển nam châm khoảng 2,45 mm, dễ dàng mở rộng dải đo và có thểứng dụng để chế tạo thiết bị đo áp suất.