Электромагнитная система для реализации единицы массы

Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований магнитных характеристик электромагнитной системы прототипа весов Киббла. На основе прототипа рассмотрены технические решения, которые могут быть применены при создании первичного эталона килограмма на фундаментальных физических константах. Использован метод конечных элементов для расчёта геометрических форм и размеров элементов системы с целью получения постоянного значения коэффициента преобразования BL вдоль оси системы. По результатам расчётов спроектирована и изготовлена электромагнитная система. На основе Государственного первичного эталона единиц мощности магнитных потерь, магнитной индукции постоянного магнитного поля в диапазоне от 0,1 до 2,5 Тл и магнитного потока в диапазоне от 1∙10–5 до 3∙10–2 Вб ГЭТ 198-2017 разработана установка, предназначенная для измерения топологии магнитного поля в зазоре магнитной системы. Проведены экспериментальные исследования распределения магнитной индукции в зазоре электромагнитной системы и снаружи этой системы. Определены силовые характеристики электромагнитной системы. Установлено влияние электрического тока, протекающего по катушке в режиме взвешивания, на изменение потокосцепления катушки. Определено положение катушки в режиме взвешивания, в котором коэффициент преобразования магнитной системы не зависит от силы электрического тока в катушке.

1. Draft Resolution A: On the revision of the International System of units (SI) to be submitted to the CGPM at its 26th meeting (2018), available at: https://www.physik.uni-wuerzburg.de/fileadmin/physik-fpraktikum/2018/Draft-Resolution-A-EN.pdf (accessed: 23.07.2021).

2. Robinson I. A., Schlamminger S., Metrologia, 2016, vol. 53, no. 5, pp. A46–A74. https://doi.org/10.1088/0026-1394/53/5/A46

3. Steiner R. L., Williams E. R., Liu R. and Newwll D. B., IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2007, vol. 56, no. 2, pp. 592–596. https://doi.org/10.1109/TIM.2007.890590

4. Robinson I. A., Berry J., Bull C. et al., 2018 Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018), 8–13 July 2018, Paris, France, IEEE, 2018, pp. 257–258. https://doi.org/10.1109/CPEM.2018.8501149

5. Sanchez C. A., Wood D. M., Green R. G., Liard J. O., Inglis D., Metrologia, 2014, vol. 51, no. 2, pp. S5–S14. https://doi.org/10.1088/0026-1394/51/2/S5

6. Picard A., Fang H., Kiss A. et al., IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2008, vol. 58, no. 4, pp. 924–929. https://doi.org/10.1109/TIM.2008.2009913

7. Baumann H., Eichenberger A. L., Cosandier F., et al., Metrologia, 2013, vol. 50, no. 3, pp. 235–242. https://doi.org/10.1088/0026-1394/50/3/235

8. Kim D., Kim M., Seo M., et al., Metrologia, 2020, vol. 57, no. 5, 055006. https://doi.org/10.1088/1681-7575/ab92e0

9. Sutton C. M., Clarkson M. T., Fung Y. H. Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018), 8–13 July 2018, Paris, France, IEEE, 2018, pp. 71–72. https://doi.org/10.1109/CPEM.2018.8500889

10. Thomas M., Ziane D., Pinot P., Metrologia, 2017, vol. 54, no. 4, pp. 468–480. https://doi.org/10.1088/1681-7575/aa7882

11. Seifert F., Panna A., Li S., et al., IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2014, vol. 63, no. 12, pp. 3027–3038. https://doi.org/10.1109/TIM.2014.2323138

12. Волегова Е. А., Малыгин М. А., Маслова Т. И., Волегов А. С. Государственный первичный эталон единиц мощности магнитных потерь, магнитной индукции постоянного магнитного поля в диапазоне от 0,1 до 2,5 Тл и магнитного потока в диапазоне от 1·10-5 до 3·10-2 Вб ГЭТ 198-2017 // Измерительная техника. 2018. № 3. С. 7–10. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2018-3-7-10