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磁学测量仪器概述

发布日期:2020-08-30 14:00:06浏览次数:833
概述
对宏观磁场和磁性材料进行磁学量测量的仪器。20世纪60年代以来,磁测量仪器有了飞速发展。核磁共振、超导量子干涉效应、磁光效应等各种新的物理效应的应用,使磁通密度的测量误差可达到10-6~10-7量级,量限则扩展到10-15~10特,最灵敏的仪器已可探测到人体的心磁场、脑磁场等所产生的生物磁效应,为生物科学的发展提供了新的手段。量限最高的可测量超导磁体产生的十几特的强磁场。随着电子技术及计算机技术的应用,磁测量仪器的自动化程度也大为提高,并具备数据处理功能,可直接用于监测生产中的动态过程,控制产品质量。
工作原理无磁转台
第一类仪器用于测量磁场强度、磁通密度、磁通量、磁矩等表征磁场特征的物理量。典型仪器有磁通计、磁强计(见力矩磁强计)、磁位计(见磁场测量)等。这类仪器的工作原理可分三种。第一种是利用磁的力效应,用于测量地磁场强度和检验磁性材料;第二种根据法拉第的电磁感应定律,由感应电动势求出磁通的变化,再导出各种待求的磁场量;第三种利用磁致物理效应(如霍耳效应等)来测量磁通密度,对静止的或变动的磁场量均适用。这类仪器的准确度可达10-3~10-4量级。
第二类仪器用于测量磁导率、磁化强度、磁化曲线、磁滞回线、交流损耗等磁性材料的特性,例如磁导计、爱泼斯坦仪等。这类仪器所依据的原理与第一类相似,但所能达到的准确度受到材料样品的几何尺寸及磁特性的一致性等因素的影响,约为10-2~10-3量级。由于磁性材料的应用极为广泛,第二类仪器的使用比第一类更为普遍。
应用
通常按测量对象不同分为两大类。
第一类仪器用于测量磁场强度、磁通密度、磁通量、磁矩等表征磁场特征的物理量。典型仪器有磁通计、磁强计(见力矩磁强计)、磁位计(见磁场测量)等。这类仪器的工作原理可分三种。第一种是利用磁的力效应,用于测量地磁场强度和检验磁性材料;第二种根据法拉第的电磁感应定律,由感应电动势求出磁通的变化,再导出各种待求的磁场量;第三种利用磁致物理效应(如霍耳效应等)来测量磁通密度,对静止的或变动的磁场量均适用。这类仪器的准确度可达10-3~10-4量级。
第二类仪器用于测量磁导率、磁化强度、磁化曲线、磁滞回线、交流损耗等磁性材料的特性,例如磁导计、爱泼斯坦仪等。这类仪器所依据的原理与第一类相似,但所能达到的准确度受到材料样品的几何尺寸及磁特性的一致性等因素的影响,约为10-2~10-3量级。由于磁性材料的应用极为广泛,第二类仪器的使用比第一类更为普遍。
分类
常用的磁测仪器有:磁通计、特斯拉计(又称为高斯计)、磁测仪。磁通计用于测量磁感应通量,特斯拉计用于测量表面磁场强度或气隙磁场强度,磁测仪用于测量综合磁性能。
选型指南
高斯计的选型首先应从测量对象入手,考虑以下几个方面:
a、磁场类型:磁场分为直流磁场和交流磁场两种,永磁材料磁场强度应选用直流高斯计测量;
b、仪器量程:明确被测对象的大概磁场范围,选择仪器的量程范围应大于被测量磁场;
c、测量精确度:指仪器的分辨率,如分辨率是 1Gs 或者 0.1Gs 等;
d、探头选择:通常仪器生产厂家的测试探头都有多种不同规格,以满足各种不同测试要求,测量表面磁场强度通常不需要考虑探头规格。
①气隙磁场测量:应访考虑探头的尺寸大小,如探头尺寸大于被测气隙,则无法进入到被测的气隙中,从而无法使用;
②探头方向选择:探头方向分横向和轴向两种,用户在探头选择时应根据被测对象考虑选择适应的探头;
③探头连接线:仪器生产厂家探头线缆的长度通常是固定的,如有特殊测量要求,需延长或缩短探头线时,应向厂家提出。高斯计
e、供电方式:台式高斯计通常采用交流 220V 供电,便携式高斯计采用电池供电。
f、功能选择无磁转台
①常规功能:极性判断、最大值锁定等;
②便携性:如需户外操作或现场测量,可选择便携性较好的掌上高斯计(便携式),此类仪器体积小,重量轻,采用电池供电;
③生产线快速测量:仪器具有上、下限设置及报警功能;
④交流磁场测量:用于测量低频( 1-400Hz )交变磁场强度的大小。
维护保养
1、经生产部、技术部对操作人员严格培训,合格后才能单独操作使用。
2、开机程序:接上电源,按下开关按钮,让其预热半小时以上,才能使用。
3、预热后,按下MEAS按键,转动旋钮调节漂移。
4、测量时:探头应放于两个环体的中间,并垂直于环体切面,不能不断的移动探头。
5、读数:在测量时,数码屏幕上会直接出现数字,该数字是穿过探头的磁通量(毫韦伯)。
6、磁感应强度的计算,直接用磁通量(毫韦伯)*76.9(探头切面积的倒数)计算。
7使用后应及时关闭电源。
维护保养:
1、每次操作结束后操作人员应及时清洁和日常维护。
2、每个月定期由专人进行全面检查,并填检查记录单。
3、每年定期送中国测试技术研究院检定。
注意事项无磁转台
电磁感应原理注意事项:
1、样品移动-线圈固定的仪器设备。
2、样品杆与样品的安装:
A尽量减少固定样品的附加物,如胶囊、透明胶带等。
B根据仪器设备的信号检测原理选择样品杆。
3、闭路、开路与退磁修正。
A使用闭路测量的仪器设备不需要考虑退磁修正。
B除了冲击法,基于电磁感应原理的仪器设备须考虑退磁修正。
C不必考虑退磁修正的情况:与磁化强度M没有关系。
D必须考虑退磁修正的情况:与磁化强度M(或者磁场H)有关。
故障排除
磁通计是用来测量磁场磁性磁通量的测试仪器,在磁性材料生产研究中应用非常的普遍,但是在测量磁通的过程中,如何克服磁通计的漂移问题,给测量带来最小的误差,这是使用磁通计的操作人员应该掌握的基本要求和测试技巧,具体的漂移表现如下几条原因:
1、磁通计本身积分电路的零点漂移,这点漂移与磁通计的设计电路有关,操作人员不可干预。
2、磁通计开机预热时间不够,如20-30分钟,因为预热时间不够,电路的热平衡没有达到,漂移变大。
3、磁通计预热后,零点漂移调整的不好,漂移过大,影响测量误差,应该仔细调漂。
4、磁通计档位选择的不合适,漂移增大,因为很多磁通计设计并不完美,磁通计的漂移与量程有关,量程大,漂移小。
5、磁通计使用的时间长了,电路老化,漂移增大。
知道以上漂移产生原因后,就可以克服磁通计的漂移,是测量 更准确。

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