1、磁场测量方法的发展及应用摘要：磁场属于科学研究的范畴，对于磁场的研究一般都需要探讨其测量技术。磁场的测量技术拥有着极其悠久的历史。现如今被广泛地运用到了考古、生物学、军事工程、医学、空间技术以及地球物理等多种领域当中。测量技术的种类有很多，但是比较常用的也就几种。磁场的测量方法还在不断地探索和发展。本文主要就测量技术的应用与发展进行了深入地分析和探讨。 关键字：磁场；测量技术；发展；应用 中图分类号：O4-34 文献标识码：A 文章编号： 磁场的应用范围在不断地拓展，在低温的工作环境下，为了能够准确地测量内磁场、强磁场以及超强磁场，微弱磁场和弱磁场，不均匀磁场与间隙磁场，必须探索和运用新的工艺
2、、新的材料和新的效应及现象，进一步地提升测量仪器的工作水平、更新和完善磁场测量仪器，让它具有高稳定性、高准确性和高分辨率，争取朝着智能化、数字化和微小型化的方向来发展。 磁力法 所谓磁力法就是通过现场磁化物体的利用或者是一种机械力来进行磁场的 测量，这是一种非常经典的方法，并且应用得非常普遍。古老的测量方法都是将磁力作为基本的原理，虽然该方法非常古老，但是经过不断地发展和继承，目前为止，它还会被用于古地磁、磁法勘探以及地磁场的测量之中。 还有一种测量磁场的仪器，它是按照磁力法的基本原理而制成的。该类仪器可以分成电动式和磁强计式两种。小磁针具有可动性，其与被测量的磁场之间会相互作用，让磁针发生偏
3、转从而构成一种测量仪器。该方法被习惯性地称之为“磁强计” 。该磁强针能够将磁场测量归结成对磁针运动时振荡周期的测量，同时也可以称为是对偏转角的测量。通过强磁针的运用可以有效地测量各种磁场，比如经常变化的磁场、均匀或者非均匀的磁场。它的分辨力可以达到标准之上。目前，电动法进行磁场测量的仪器已经被磁强计替代。 比较常见的磁强计有三种。包括磁变仪、无定向的磁强计以及有定向的磁强计。所谓定向的磁强计就是将偏转磁针和固定磁针的位置进行分布，通过磁场和磁针间的互相作用来相对或者绝对的测量磁场。因为绝对测量需要依据磁针的震荡周期确定磁场，在具体的测量实施中会非常复杂，当前该种磁强计很少使用。为了能够对均匀磁
4、场进行测量，普遍采用的都是相对的测量法。 定向的磁强计特别容易受到环境磁场和地磁场变化的干扰，所以其应用的范围会受到很大的局限。然而对于无定向的磁强计而言很明显就克服了这些缺点，让磁强计有了进一步的发展。就不均匀磁场而言，无定向的磁强计是非常灵敏的，所以它的使用空间非常广泛。可以用来测量磁化率和磁化的强度、不均匀磁场，针对弱磁性的物质，它还可以进行磁矩的测量等。无定向的磁强计属于经典的测量仪器，它的灵敏度能够测量弱磁性物质的磁化率。 可是以上一些磁强计无法在较大范围内工作，一般其工作范围都控制在几赫兹范围之内，为了能够测量处于变化中的磁场，所需要用到的磁强计必须具有特殊结构，即磁变仪。它的工作
5、原理是悬挂的磁针在受到磁场的作用下发生偏转。和其它有所不同的是，该磁针会受到变化磁场和恒定磁场的共同作用和影响。 电磁感应法 所谓电磁感应法就是一种进行磁场测量的方法，它的应用范围非常广泛。近年来，该方法被应用于电子积分器中，其磁场的测量范围也开始扩大，测量的准确度也随之有了大幅度地提升。电磁感应法中，磁强计将探测线圈当作传感器，其灵敏度主要由铁心材料的匝数、线圈面积和磁导率来决定。依据探测线圈与感应强度之间的变化关系，其电磁感应法能够分为很多种，主要包括旋转线圈、固定线圈法、振动线圈法以及旋转线圈法等。 固定线圈法一般用于对交变磁场的测量，同时它还可以进行恒定磁场的测量。因为探测的线圈不动，
6、磁场的变化直接引起了感应电动势。感应电动势在仪表的选择上会有所不同，一般固定线圈法又可以分为伏特表法和冲击法。冲击法主要是为了能够对恒定磁场进行测量。而伏特表法则大部分用于对高频磁场的测量。 抛移线圈法一般测量磁感应强度。当然，主要针对的是恒定磁场的测量。如果将探测线圈从磁场处迅速转移到无磁场处时，在积分值上，感应动势力将和线圈处的磁感应强度成正相关。按照测量电路的不一样，其用于测量感应电动时的机器有很多。比如频率转换器、电子积分器、磁通表、检流计等。测量的方法一般都需要按照测量的装置或者仪器来命名。 振动线圈法和旋转线圈法是对电磁感应法的应用，其主要是为了对恒定磁场进行测量。 磁饱和法 实质
7、上，磁饱和法主要是以词调制为基本原理的。该种方法一般用于对缓慢变化和恒定的磁场进行次梁。测量电路如果有所改变，也可以用于测量低频的交变磁场。一般磁饱和法分为两种类型，谐波非选择法以及谐波选择法。所谓谐波选择法即对感应电动势的二次谐波进行考虑，过滤掉其它谐波。如果将其再细分则可以分为偶次和二次谐波选择法。磁饱和法中，谐波非选择法主要可以分为时间比例的输出法和幅度比例的输出法。 自二十世纪三十年代以来，磁饱和磁强计就被用来测量地磁，而且一直都在不断地完善和发展，当前它还是测量磁场的仪器之一。磁强计具有很高的分辨力，就弱磁场的测量而言，其所测量的范围比较宽，而且简易、可靠，价廉、耐用，可以对磁场中的
8、三个分量进行直接性的测量。它适合被利用在高速运动的系统中。所以，它被广泛地运用到了各个领域之中。比如空间磁场测量、武器侦查、地磁研究、材料无损探伤以及地质勘探等领域。在宇航工程中，磁强计也有非常重要的应用。例如，它可以进行火箭姿态和人造卫星的控制，还能够测量带电粒子和太阳风互相作用后的行星磁场、空间磁场、行星际磁场和空间磁场等。 电磁效应法 霍尔效应法 当外磁场垂直于经过金属和半导体的电流的时候，产生电动势现象就是霍尔 效应。霍尔效应首次被发现是在 1879 年，它是在金属中被发现的。霍尔效应在金属中的表现非常微弱，所以一直都没有得到广泛的运用。半导体技术在不断地发展，半导体材料中的霍尔效应非
9、常明显，所以在磁场测量中，霍尔效应的应用也的得到了很大的发展。 磁阻效应法 半导体材料或金属在磁场中会存在着电阻随着磁场的增加而上升的现象，该 种现象被称为磁阻效应。磁阻即因为外磁场变化而导致的电阻变化。在纵向和横向磁场中都能够观察到磁阻效应。通过这一效应的利用，能够很方便地测量磁场。 结束语 磁强计目前仍然广泛地存在于很多领域中，但是不可避免的渐渐开始被一些其它的磁强计取代。随着科学技术的发展，各种新工艺、新技术层出不穷，测量磁场的方法也是越来越多。为了能够更加精确地测量磁场，测量方法的研究已成为现阶段磁场研究的重点所在。 总而言之，新工艺和新材料的大量出现使得一些先进的测量仪器和测量技术开
10、始被应用到各个领域之中。磁场测量技术重在智能化、数字化、高稳定度和高准确度。新技术的开发必将满足这些要求，为磁场的测量工作做贡献。 参考文献 1蒋顺平,曹大平,刘斯.磁通门磁强计激励电路的分段解析模型J.武汉大学学报（理学版）,2010(5) 2陈杰,王长龙,梁四洋,吕建红,马晓琳.二维回归分析法在电磁辐射测量误差中的应用J.仪表技术,2010(2) 3马益平,朱尤省,郑茂盛.小间隙磁场测量的外推方法J.电子测试,2011(11) 4张振宇,程德福,王君,周志坚,连明昌.光泵磁力仪中磁共振光学检测方法研究J.吉林大学学报（信息科学版）,2011(3) 5白慧基.于薄膜磁阻传感器的弱磁测量系统的设计J.仪表技术与传感器, 2006(10)
