磁场测量讲座：第三讲 磁饱和法

一.概述磁饱和法是基于磁调制原理,即利用被测磁场中铁磁材料磁芯在交变磁场的饱和激磁下其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的一种方法.应用磁饱和法测量磁场的磁强计称为磁饱和磁强计,也称磁通门磁强计或铁磁探针磁强计.这种磁强计早在本世纪三十年代开始用于地磁测量以来,不断获得发展与改进,目前仍然是测量弱磁场的基本仪器之一.磁饱和磁强计分辨力较高(最高可达10~(-11)T),测量弱磁场的范围较宽(在10~(-3)T以下),并且可靠、简易、经济、耐用、能够直接测量磁场的分量和适于在高速运动系统中使用.因此,它广泛应用在各个领域中,如地磁研究、地质勘探、武器侦察、材料无损探伤、空间磁场测量等等.近年来,磁饱和磁强计在宇航工程中得到了重要的应用,例如用来控制人造卫星和火箭的姿态,还可以测绘来自太阳的"太阳风"以及带电粒子相互作用的空间磁场、月球     

利用电磁复合变换器的多路磁强计

描述了用于测量恒定和交变(5Hz以下)磁场的10路磁强计;它在10~(-5)～2×10~(-?)T的测量范围内不必改变测量回路的传输系数,通路的询问可自动进行;被询问通路的号码用数字盘指示。仪器中采用新型半导体磁敏元件,这种元件有很高的磁场测量灵敏度:100～200V/T,描述了保持探头高度恒温(到±0.05℃)的线路;给出了磁强计的技术特性。     

光纤干涉磁强计

光纤干涉磁强计是根据磁致伸缩原理和光纤相位调制原理设计的。其结构简单,使用方便,可在常规条件下工作,用于测量直流磁场及其变化。量程:10~(-4)T～10~(-7)T;分辨率:10~(-9)T;精度±2%。     

微振样品磁强计

微振样品磁强计可用于研究在外磁场下物质磁性的各种表现。文中对仪器应用的原理,机械构造,探测线圈的设计,电子线路及工作特性做了叙述。对本方法的优缺点及适用范围也做了简要评论。仪器有成套性,除测量磁矩系统外,尚附有霍尔测量磁场系统。测量磁矩范围是:10~(-4)～10~2电磁单位磁矩,分辨率不低于2×10~(-5)电磁单位磁矩,在中等灵敏度下相对精度不低于1%。霍尔测场误差在中等磁场下不大于1%。     

强磁场定标检定系统

本系统适于对永久磁铁、电磁铁,超导螺管标准场源定标捡定;它可直读0.1～13T的静磁场,精度优于5×10~(-5);它可距被测场几米至几十米进行测量;由于探头瓶径小于φ5mm,并备有定位器,能灵活地改变并打印探头的三度座标及场值,故可方便地测量磁场均匀度;它具有自动调谐、搜索与自动跟踪功能。操作简捷迅速。     

目前国内电容测量仪器水平情况

一、作为一般标准测量用电容测量仪器 CO—11型精密电容电桥。(常州电子仪器厂;德州电子仪器厂)电容测量范围:1×10~(-5)PF～1μF测量精度:1×10~(-4)～2×10~(-4)损耗测量范围:1×10~(-6)～1。测量精度:2     

直流电流比较仪比例误差的测量方法及理论分析

本文对直流比较仪比例误差的测量问题进行了探讨和分析,介绍了4种测量方法及误差理论分析,结果表明换位式电压比对法适用于测量精度低于1×10~(-5)的直流匝比仪器,电流对按法适用于测量精度低于1×10~(-6)的直流匝比仪器。而小电流测差法、调制电压法适用于测量精度低于1×10~(-7)的直流比较仪,其中调制电压法是一种很有应用前景的测量方法。     

新型场跟踪NMR磁强计装置

本文所描述的自动核磁共振(NMR)磁强计,其覆盖磁场范围为0.1～3.2T,用普通的反馈回路技术代替了磁场的连续跟踪。本仪器应用了边缘振荡器,对其三角波形频率调制进行了新的探计,以确保在共振位置附近的对称频偏。用适当的门控时间计数扫描频率,从而获得磁场值的直接数字显示。本装置显著的特点是自动频率控制反馈回路系统的限幅特性,即可以忽略绝热通过条件。该磁强计系采样频率为43Hz、典型的跟踪速率约为0.12T/s的数据采集装置,最大搜寻时间为0.5s。由于本装置具有良好的动态特性,接近10~(-6)T的测量精度,以及探头中无调制线圈,使其特别适用于电子自旋共振(ESR)和核磁共振(NMR)波谱仪中磁场的测量和定标。     

直流电流比较仪电桥在磁量具传递中的应用

本文介绍了用直流电流比较仪电桥检定标准磁通量具一互感线圈、标准磁场量具一螺线管等磁量具的试验情况和结果。当被测互感线圈常数为100～10000μH时,即当被测磁通为10~4～2×10~5Mx时,用9920型直流电流比较仪电桥检定磁量具的传递误差(不计标准量具误差)不大于5×10~(-5)。比同名义值传递的CB2装置差值法线路的传递精度提高2倍以上,测量速度也快二倍;与不同名义值传递的零值法线路的传递精度相比,精度提高10倍以上,测量速度约快四倍。     

强磁场的产生、测量、控制和应用

1、磁场产生的历史目前产生和测量的磁场一般是从10~(-14)～10~2T(特斯拉)。本文仅对10~(-4)以上的磁场的产生、测量的历史和存在的问题叙述如下。由电磁铁产生磁场是最普通的,它是利用强磁体的高导磁率产生高磁场,而且可应用场区范围也较宽。但是强磁体存在着饱合磁化现象,因此在高场情况下实际的导磁率要降低,所以用强磁体产生太高的场也是办不到的。用普通磁体大约可以产生2～3T,要产生超过此值的强磁场,就得利用空心线圈。空心线圈中引人注目的是超导线圈,60年代出现的超导线圈和常导线圈相比,具有出类     

CST—4型数字磁通表

用于测量恒定磁场、脉动磁场及交变磁场的磁通、磁通密度以及对各种磁性材料的磁参量和磁钢的检测。主要性能如下: 测量范围:5×10~(-2)～10~4亳韦伯·匝过载能力:100% 四种功能:直流、峰值、士峰值、交流精度:直流方式为满量程的±0.2%±1字;其它功能为满量程的±0.5%±1字     

利用二次谐波振荡的磁场探测器

使用二次谐波振荡通过参量激励的磁性传感器已研究成功了。这种磁性传感器不但小型化,构造简单,灵敏度十分高,可靠性强,造价便宜,而且还具有良好的温度稳定性。因为磁场的测量是以二次谐波振荡相位的转换为基础的,所以这种传感器即使在测非常弱的磁场时,也能得到很高的输出信号。本文对磁性传感器的典型结构,对磁性薄膜中的二次谐波振荡机构的分析,对磁性探测的方法,以及关于所谓二次谐波振荡相位的控制特性等基本问题加以讨论,特别对这种磁性传感器可能实现的应用进行了叙述。实验结果表明,灵敏度为1×10~(-6)高斯,振荡增益超过50分贝,即使对应最小的测量磁场振荡电压也可达到0.5V以上,而且已经试制成功了在-70～120℃的工作温度范围内性能良好的磁性传感器。利用这种磁性传感器的高灵敏度的磁场强度测量装置已经商品化了。它最小可测定5×10~(-6)高斯,精度是1.5％。     

精密霍尔高斯计

在加速器工程中,所用磁铁种类多,场强范围宽,设计制造要求高。为了对磁铁的物理设计,材料缺陷,加工质量,磁场性能等进行检验,需要有一种测试工具分辨出小于1×10~(-4)的磁场不均匀度,并能对小于十毫米的磁铁边缘场形状进行描述。对此,核磁共振仪由于要求被测磁场的不均匀度小于200e/cm而显然不满足要求;通用高斯计从原理上可行,     

原子磁强计

原子磁强计是利用原子在磁场中分裂出的塞曼能级间跃迁所构成的一种量子仪器。它们的测量精确度高于经典磁强计两个数量级以上。它们的测量范围上起25T,下至10~(-14)T,几乎覆盖了现今所能获得的磁场范围。本文综述利用各种极化方法获得原子塞曼能级的粒子数差,再根据不同观测能级跃迁的型式构成的十几种原子磁强计,适用于各种领域。     

开口比较仪在直流大电流现场校验中的应用

本文介绍了开口硅钢片铁芯磁调制型直流电流比较仪的方案选择与理论依据、工作原理、现场测量校验方法和仪器的特点。经与国家临时比率标准比对,赴工业现场运行,又经抽查与复测,鉴定认为:比较仪电流比率精度为5×10~(-5),由标准电阻取信号准确度为3×10~(-4)(现场校验)和5×10~(-4)(现场测量),开口重复性误差不大于1×10~(-5),实测线性度出于2×10~(-5)。这种开口比较仪既可作为工业直流大电流现场校验用的标准仪器,也适用于直流大电流的准确计量。     

自动磁强计

核磁共振磁场测量枝术,目前的发展趋向是自动跟踪与直接显示被测磁埸数值。本刊1978年第9期曾介绍过一种自动跟踪核磁共振原理测量磁埸的线路,它适用于定点测量和磁埸稳定,精度虽高,但跟踪范围小(0.05T),本文所述为通用型核磁共振磁强计,其自动跟踪范围为满量程(0.07—1T),文中提到的样品线圈分段法及自动切换频段,线路新颖、实用。     

高稳定度直流恒流源电流稳定度和脉动系数的测量

国内生产的大中功率高稳定度直流稳流电源的稳定度一般为1×10~(-4)～1×10~(-6)。稳流电源的主要电气指标有:电流稳定度、脉动系数、负载调整率、电流分辨率、电流重复精度等。在此,讨论如何测量电流稳定度和脉动系数,并进行误差分析。     

低温振动样品磁强计

本文叙述了在液氦温度下采用电磁感应法测量弱磁材料磁矩、磁化率、磁导率的原理和电子检测线路,依据这个原理制成的低温振动样品磁强计,主要用于测量温度在4.2K(-269℃)、磁场从10~2高斯到10~5高斯固态材料的磁导率。μ值的测量范围从1.01到1.00001之间,准确度相应为10~(-3)到10~(-6)。     

ZJ—Ⅰ、Ⅱ型真空检测仪

<正> 真空灭弧室的真空度检测方法主要有脉冲磁控管放电法、高频火花检漏法和工频耐压法。 脉冲磁控管放电法检测真空度的范围一般为5×10~(-7)～1.33×10~(-1)Pa。可以定量分析,具有一定的检测精度。但是它的测量方法比较复杂,对于大多数真空断路器的用户来说不适用。 高频火花检漏法是根据火花放电的颜色来判断灭弧室内的真空度。当真空度低于1.33Pa时,在火花检漏仪发出的高频电场作     

利用质子信号模拟器校准质子进动式磁强计

介绍利用四象限模拟乘法器等构成质子进动信号模拟器来校准质子磁强计。此方法能以物理常数γ＇ｐ和频率计直接校准质子磁强计。校准的不确定度小于 １．４×１０～(－７)。可以取代使用替代法在弱磁场标准装置上校准质子磁强计。