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矢量型磁敏感器。用于测定地磁场的大小与方向,即测定航天器所在处地磁场强度矢量在本体系中的分量。

中文名:磁强计

外文名:magnetometer

解 释:测量磁感应强度的仪器

原 理:小磁针在磁场

作用:偏转或振动

用 途:探测地磁场的变化

类 别:矢量型磁敏感器

仪器介绍

磁强计是测量磁感应强度的仪器。根据小磁针在磁场作用下能产生偏转或振动的原理制成。而从电磁感应定律可以推出,对于给定的电阻R的闭合回路来说,只要测出流过此回路的电荷q,就可以知道此回路内磁通量的变化。这也就是磁强计的设计原理,用途之一是用来探测地磁场的变化。

利用磁传感器来确定方向在古代很早就有使用,有资料显示早在二千多年前,中国人就开始使用天然磁石来指示方向。磁强计最早可追溯到我国古代四大发明之一的指南针 [1] 。近几个世纪以来,磁强计一直在导航领域广泛应用。

应用

磁强计是用来测量磁感应强度的传感器,在工业、农业、交通

运输、国防、航空航天海洋气象医疗卫生等领域均有广泛应用。在地质勘探领域,它可用于地磁场变化监测和地质年代检测;在医疗卫生领域,它常被用来检测人体磁场并辅助疾病诊断;在国防上,它可以应用在磁性扫雷、炸弹探测磁波通讯磁探针磁导航;在外层空间探测中,它被用来进行天体运行、演变的磁场检测;而在卫星姿态测控中,可通过磁强计测量空间磁场来提供卫星姿态信息 [2]

精密磁强计

目前科研中常用的精密磁强计主要有两类:一类用于测量小样品或弱磁性物质的磁性,如振动样品磁强计超导量子干涉器件磁强计交变梯度磁强计提拉样品磁强计;另一类用于测量空间弱磁场或物体表面磁场,如磁通门磁强计、薄膜电阻磁强计等,超导量子干涉器件磁强计也可用于空间磁场或样品表面磁场的测量 [3]

振动样品磁强计

采用电磁感应原理,测量在一组探测线圈中心以固定频率和振幅作微振动的样品的磁矩。对于足够小的样品,它在探测线圈中振动所产生的感应电压与样品磁矩、振幅、振动频率成正比。在保证振幅、振动频率不变的基础上,用锁相放大器测量这一电压,即可计算出待测样品的磁矩。

超导量子干涉器件磁强计

是基于磁通量子化概念和超导约瑟夫逊隧道效应原理而制成的仪器。在生物医学方面也有着许多重要的应用,比如测量心磁、肺磁生物组织磁化率等。

交变梯度磁强计

实际上是磁秤法的一种,具有很高的灵敏度。它与其他磁秤法仪器一样,是通过测量磁性样品在非均匀磁场中所受的力来确定其磁矩。所不同的是:梯度场的产生和测力的方法。

提拉样品磁强计

样品磁强计也是基于电磁感应原理。在超导磁体中有上下两个串联反绕几何因子相同的探测线圈,当步进电机拉动样品杆,使样品在两个探测线圈之间运动时,探测线圈两端的感应电动势对运动时间的积分与样品磁矩成正比。用时间常数较大的数字电压表直接测量,可以计算得到样品的磁矩。

磁光克尔效应磁强计

具有非常高的灵敏度。当薄膜厚度只有纳米量级的时候,激光光斑这磨小区域所产生的磁信号改变,都能检测出来,应该说比上述各种磁强计灵敏度都高。

它们共同的特点是具有较高的灵敏度,主要用来测量静态磁性,包括技术磁化曲线磁滞回线,退磁曲线磁热曲线,及其中所包含定义的各种参数。如饱和磁化强度Ma,剩余磁化强度Mr,矫顽力Hc,居里温度Tc,各种磁化率或磁导率,最大磁能积,矩形比等。这些仪器不仅可以测量铁磁、亚铁磁性的样品,而且可以测量抗磁、顺磁性的样品,不仅可以测大块样品,而且可以测薄膜等微量样品,所以在各种磁性功能材料、超导材料结构化学地质勘探生物物理等研究领域里有着非常广泛的应用。


视频

强磁最有效的使用方法

参考文献