测量低频交变磁场的实验方法
核磁共振实验报告
核 磁 共 振实验仪器FD-CNMR-I 型核磁共振实验仪，包括永久磁铁、射频边限振荡器、探头、样品、频率计、示波器实验原理FD-CNMR-I 型核磁共振实验仪采用永磁铁，0B 是定值，所以对不同的样品，通过扫频法调节射频场的频率使之达到共振频率0ν，满足共振条件，核即从低能态跃迁至高能态，同时吸收射频场的能量，使得线圈的Q 值降低产生共振信号。
由于示波器只能观察交变信号，所以必须使核磁共振信号交替出现，FD-CNMR-I 型核磁共振实验仪采用扫场法满足这一要求。
在稳恒磁场0B 上叠加一个低频调制磁场)sin(t B m ⋅'ω，这个调制磁场实际是由一对亥姆霍兹线圈产生，此时样品所在区域的实际磁场为)sin(0t B B m ⋅'+ω。
图1 扫场法检测共振吸收信号(a)由于调制场的幅值m B 很小，总磁场的方向保持不变，只是磁场的幅值按调制频率发生周期性变化，拉摩尔进动频率ω也相应地发生周期性变化，即))sin((0t B B m ⋅'+⋅=ωγω （1）这时只要射频场的角频率调在ω变化范围之内，同时调制磁场扫过共振区域，即m m B B B B B +≤≤-000，则共振条件在调制场的一个周期内被满足两次，所以在示波器上观察到如图（b ）所示的共振吸收信号。
此时若调节射频场的频率，则吸收曲线上的吸收峰将左右移动。
当这些吸收峰间距相等时，如图（a ）所示，则说明在这个频率下的共振磁场为0B 。
如果扫场速度很快，也就是通过共振点的时间比弛豫时间小得多，这时共振吸收信号的形状会发生很大的变化。
在通过共振点后，会出现衰减振荡，这个衰减的振荡称为“尾波”，尾波越大，说明磁场越均匀。
实验步骤（一） 熟悉各仪器的性能并用相关线连接实验中，FD-CNMR-I 型核磁共振仪主要应用五部分：磁铁、磁场扫描电源、边限振荡器（其上装有探头，探头内装样品）、频率计和示波器。
仪器连线（1） 首先将探头旋进边限振荡器后面板指定位置，并将测量样品插入探头内；（2） 将磁场扫描电源上“扫描输出”的两个输出端接磁铁面板中的一组接线柱（磁铁面板上共有四组，是等同的，实验中可以任选一组），并将磁场扫描电源机箱后面板上的接头与边限振荡器后面板上的接头用相关线连接；（3） 将边限振荡器的“共振信号输出”用Q9线接示波器“CH1通道”或者“CH2通道”，“频率输出”用Q9线接频率计的A 通道（频率计的通道选择：A 通道，即MHz Hz 1001--；FUNCTION 选择：FA ；GATE TIME 选择：1S ）;（4） 移动边限振荡器将探头连同样品放入磁场中，并调节边限振荡器机箱底部四个调节螺丝，使探头放置的位置保证使内部线圈产生的射频磁场方向与稳恒磁场方向垂直； （5） 打开磁场扫描电源、边线振荡器、频率计和示波器的电源，准备后面的仪器调试。
电磁法简介_专业课作业
电磁法电磁法是以地壳中岩、矿石的导电性、导磁性和介电性差异为基础，通过观测和研究人工的或天然的交变电磁场的分布来寻找矿产资源或解决其它地质问题的一类电法勘探方法。
电磁法所依据的是电磁感应现象。
以低频电磁法(f<10－4Ｈｚ)为例，如图1供入发射线圈时，就在该线圈周围建立了频率和所示，当发射机以交变电流I1相位都相同的交变磁场H1，H1称为一次场。
若这个交变磁场穿过地下良导电体，则由于电磁感应，可使导体内产生二次感应电流I2(这是一种涡旋电流)。
这个电流又在周围空间建立了交变磁场H2，H2称为二次场或异常场。
利用接收线圈接收二次场或总场(一次场与二次场的合成)，在接收机上记录或读出相应的场强或相位值，并分析它们的分布规律，就可以达到寻找有用矿产或解决其它地质问题之目的。
图1 电磁法原理示意图电磁法的种类较多，按场源的形式可分为人工场源（又称主动场源）和天然场源（又称被动场源）两大类。
按发射场性质不同，又分为连续谱变（频率域）电磁法和阶跃瞬变（时间域）电磁法两类。
按工作环境，又可以将电磁法分为地面、航空和井中电磁法三类。
与传导类电法相比，电磁法具有如下特点：(1)它的发射和接收装置都可以不采用接地电极，而是以感应方式建立和观测电磁场，因此航空电法才成为可能；(2)采用多种频率测量，可以扩大方法的应用范围；(3)观测电磁场的多种量值，如振幅(实分量、虚分量)、相位等，可以提高地质效果。
一、频率域和时间域电磁场基本特征1.频率域电磁场的基本特征在频率域电磁场中常用的电磁场是谐变场，其中场强、电流密度以及其他量均按余弦或正弦规律变化，如：借助于交流电的发射装置，如振荡器、发电机等，在地中及空气中建立谐变场。
激发方式一般有接地式的和感应式两种。
第一种方式与直流电法一样利用 A、B 供电电极，将交流电直接供入大地。
由于供电导线和大地不仅具有电阻而且还有电感。
所以由A、B电极直接传入地中的一次电流场在相位上与电源相位发生位移。
低频振幅的检测方法
低频振幅的检测方法摘要：一、引言二、低频振幅检测方法的原理1.电磁感应法2.压电效应法3.振动传感器法三、低频振幅检测技术的应用1.工程领域2.生物医学领域3.环境监测领域四、发展趋势与展望五、结论正文：一、引言低频振幅检测在许多领域具有重要的应用价值。
从工程领域的结构健康监测，到生物医学领域的生理信号检测，再到环境监测领域的振动噪声分析，都离不开低频振幅的准确测量。
本文将介绍低频振幅检测的原理、方法、应用以及发展趋势。
二、低频振幅检测方法的原理1.电磁感应法：电磁感应法是利用磁场与导体之间的相互作用来实现低频振幅检测的方法。
当导体振动时，会在其周围产生交变磁场，进而在检测线圈中产生电动势。
通过测量电动势的大小，可以反映出振动的幅度。
2.压电效应法：压电效应是指某些晶体在受到外力作用时，会在其表面产生电荷。
利用这一原理，可以将振动信号转换为电信号。
将压电传感器贴附在振动体上，当振动发生时，传感器产生电压信号，通过放大和处理，可得到低频振幅信息。
3.振动传感器法：振动传感器法是利用振动传感器将振动信号转换为电信号。
振动传感器通常由振动敏感元件和信号处理电路组成。
当振动发生时，敏感元件产生电信号，经过信号处理电路放大、滤波和调整，得到低频振幅信息。
三、低频振幅检测技术的应用1.工程领域：低频振幅检测技术在工程领域中的应用主要包括结构健康监测、设备运行状态监控等。
通过实时监测低频振幅，可以评估结构的稳定性和安全性，以及设备的运行状态，为工程维护提供依据。
2.生物医学领域：在生物医学领域，低频振幅检测技术主要应用于生理信号监测。
例如，心电图、脑电图等生理信号的检测，可以为临床诊断和治疗提供重要依据。
3.环境监测领域：环境监测领域中的振动噪声分析，可以利用低频振幅检测技术对环境中的振动噪声进行定量分析，从而为环境保护和管理提供科学依据。
四、发展趋势与展望随着科技的不断发展，低频振幅检测技术也将不断创新。
在未来，小型化、高灵敏度、宽频带的低频振幅检测设备将得到广泛应用。
核磁共振法测量磁场实验原理及讨论
核磁共振法测量磁场实验原理及讨论摘要用经典描述,讨论利用核磁共振效应测量磁感应强度的原理。
通过试验完成测量,并讨论影响测量的因素。
最后列举核磁共振法测量磁场的特点及应用。
关键词核磁共振;经典描述;实验精度1实验背景磁矩不为零的原子核,在外常常作用下自旋能级发生塞曼分裂,在交变磁场作用下,自旋核吸收特定频率的电磁波,从较低能级跃迁到较高能级。
核磁共振(NMR)是自旋不为零的原子核的核磁矩在静磁场中被磁化后与特定频率的射频场产生的。
1938年,拉比首先用分子束核磁共振法研究并精确地测量了原子核的磁矩。
1946年,两位美国科学家珀塞尔和布洛赫发现,固体、液体中也能观察到核磁共振吸收现象。
核磁共振方法与技术作为分析物质的手段,由于其可深入物质内部而不破坏样品,并具有迅速、准确、分辨率高等优点,已被广泛用于物理、化学、生物学、医药学与地学等科学领域,目前正向多功能、综合性、高性能、多维化和专业化的方向发展。
因此核磁共振已成为高校理工科近代物理实验的重要题目。
核磁共振现象发现六十多年以来,已经有十多位科学家在NMR或与NMR 有关的研究领域内获得诺贝尔奖。
2实验基本原理描述核磁共振现象的方法主要有经典描述和量子描述。
在本试验中,经典描述已经足以对现象和结果做出描述和解释。
核磁共振的经典描述磁矩在沿方向Z的恒磁场中运动时,与Z轴的夹角θ不变,以ωL的角速度绕着Z轴旋转,这被称为拉莫尔进动。
其中ωL=γB被称为拉莫尔角频率,γ为旋磁比,是磁矩与角动量之比:。
1946年,布洛赫为了描述核磁共振,引入了一个经典方程:,其中,为磁化强度,是沿方向的恒磁场,是一个横方向的射频场,用以激发核磁共振。
上式又被称为布洛赫方程。
磁矩在磁场中的能量:。
可见磁矩在外磁场中的能量与磁矩和外磁场的夹角θ有关。
没有横向射频场时,磁矩作拉莫尔进动保持θ不变,即能量不变。
场可以与磁矩交换能量,从而改变θ角,使磁矩发生章动。
射频场是个角频率为ω的交变场,可以讲它堪称旋转方向与拉莫尔进动一致的旋转磁场,其相对于拉莫尔进动的角速度Δω=ω-ωL。
工作报告之磁场的测量实验报告
磁场的测量实验报告【篇一：实验报告磁场的研究】学院课实验报告级实验日期姓名:学号实验题目：实验目的：1、研究载流圆线圈轴线上各点的磁感应强度，把测量的磁感应强度与理论计算值比较，加深对毕奥-萨伐尔定律的理解;2、在固定电流下，分别测量单个线圈（线圈a和线圈b）在轴线上产生的磁感应强度b（a）和b(b)，与亥姆霍兹线圈产生的磁场b(a+b）进行比较，3、测量亥姆霍兹线圈在间距d=r／2、 d=r和d=2r, （r为线圈半径），轴线上的磁场的分布，并进行比较，进一步证明磁场的叠加原理；4、描绘载流圆线圈及亥姆霍兹线圈的磁场分布。
实验仪器：(1)圆线圈和亥姆霍兹线圈实验平台，台面上有等距离1.0cm间隔的网格线；(2)高灵敏度三位半数字式毫特斯拉计、三位半数字式电流表及直流稳流电源组合仪一台；(3)传感器探头是由2只配对的95a型集成霍尔传感器(传感器面积4mmx 3mmx 2mm)与探头盒(与台面接触面1．毫特斯拉计2．电流表 3．直流电流源 4．电流调节旋钮 5．调零旋钮 6．传感器插头 7．固定架 8．霍尔传感器 9．大理石 10．线圈注：abcd为接线柱实验原理：（1)根据毕奥一萨伐尔定律，载流线圈在轴线(通过圆心并与线圈平面垂直的直线)上某点的磁感应强度为：2(2+x2)32（5-1)2r （5-2）轴线外的磁场分布计算公式较为复杂，这里简略。
(2)亥姆霍兹线圈是一对彼此平行且连通的共轴圆形线圈，两线圈内的电流方向一致，大小相同，线圈之间的距离d正好等于圆形线圈的半径r。
这种线圈的特点是能在其公共轴线中点附近产生较广的均匀磁场区，所以在生产和科研中有较大的使用价值，也常用于弱磁场的计量标准。
设：z为亥姆霍兹线圈中轴线上某点离中心点o处的距离，则亥姆霍兹线圈轴线上任意一点的磁感应强度为：1??而在亥姆霍兹线圈上中心o处的磁感应强度b0′为实验内容：橙色字体的数据是在实验室测量出的原始数据，其他数据是计算所得。
国家开放大学《机电一体化系统综合实训》作业1-4参考答案
国家开放大学《机电一体化系统综合实训》作业1-4参考答案作业1一、名词解释(每小题2分，共10分)1. 测量——是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概念的过程。
2.灵敏度——指在稳态下，输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。
即为传感器灵敏度。
S=dy/dx=ΔY/ΔX3. 压电效应——某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产生极化现象，同时在它的两个表面上将产生符号相反的电荷。
当外力去掉后，它又重新恢复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。
4. 动态误差——在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。
5. 传感器——是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。
二、填空题（每小题2分，共20分)1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：（内循环）和（外循环）。
2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括（性能指标），（系统功能），（使用条件）。
3. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用（PLC）。
4. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是（20mm）。
5. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的（位置和速度），使它们同步协调到达目标点。
6. 某4极交流感应电机，电源频率为50Hz，转速为1470r/min，则转差率为（0.02）。
7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数（增加而减小）。
8. 累计式定时器工作时有（2）。
9. 复合控制器必定具有（前馈控制器）。
10. 钻孔、点焊通常选用（简单的直线运动控制）类型。
三、选择题（每小题2分，共10分）1. 一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts（）A. 产大B. 减小C. 不变D. 不定2. 加速度传感器的基本力学模型是（）A. 阻尼—质量系统B. 弹簧—质量系统C. 弹簧—阻尼系统D. 弹簧系统3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数（）A. 有关B. 无关C. 在一定级数内有关D. 在一定级数内无关4. 顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用（）A. 单片机B. 2051C. PLCD. DSP5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和检测环节等个五部分。
核磁共振实验
核磁共振实验实验仪器：（注明规格和型号）核磁共振实验装置、 示波器、 频率计数器实验目的：1. 观察核磁共振稳态吸收现象2. 掌握核磁共振的实验原理和方法， 并测出19F 核的朗德g 因子实验原理简述：核磁共振是指自旋不为零的原子， 在恒稳磁场的作用下对电磁辐射能的共振吸收现象。
要实现核磁共振， 需要把核磁矩不为零的样品至于恒稳磁场B-0中， 并在垂直于B-0的方向上施加一个角频率为ω的交变磁场B-1， 若满足条件0B γω=， 便会在核磁矩Zeeman 能级间发生共振跃迁。
共振频率的大小与磁场B0的大小成正比。
原子核的回磁比γ是反映核结构的重要参数， 与朗德因子有这样的关系NNg Pμμγ==。
又已知核磁矩在磁场方向的投影为 m z γμ=， 若以z μ的最大值作为μ的代表值的话， 则有这样的关系成立：I g I N N z μγμμ=== (max)因而如果自旋量子数I 已知， 并且求得了γ或gN, 则核磁矩μ的值便确定了。
实验中为了观察核磁共振信号， 可以采用两种方法， 一是扫频法， 即是固定恒稳磁场B-0， 让射频场B-1的角频率ω连续变化而通过共振区， 读取共振信号。
二是扫场法， 即固定B-1 的角频率不变， 让B-0连续变化而扫过共振区。
实验中一般使用扫场法， 即在恒稳磁场B-0上叠加一个交变低频调制磁场ft B B m π2sin '=， 当B ’变化使得B-0+B ’扫过ω所对应的共振磁场B=ω/γ时， 就回发生核磁共振并且能够在示波器上看到共振信号。
此时有关系γπγωf B B B 2'00===+， 由此可见， 若已知样品的回磁比γ， 测出此时射频场B1的频率f ， 即可算出B-0， 反之如果测出B-0， 则可以算出γ和朗德因子g 。
实验步骤简述：1. 将装有水的样品盒通过磁铁上方的开口置入磁隙中， 将电路盒安放在木座上面， 左右移动电路盒，使其大约位于木座的中间位置， 记下电路盒一侧边缘在木座上标尺的度数（刻度d ）。
磁化率的测定
磁化率的测定磁化率的测定是研究物质磁性性质的一种常用方法。
磁化率是描述物质在外磁场作用下磁化程度的物理量，是磁场强度与物质磁化强度之间的比值。
测定磁化率可以帮助我们了解物质的磁性特征，对于研究磁性材料、电磁器件设计等具有重要意义。
磁化率的测定可以通过多种方法实现，下面将介绍几种常见的测定方法。
一、磁化曲线法磁化曲线法是一种基于磁化过程的测定方法。
它通过在外磁场中改变物质的磁化状态，测定物质的磁化强度，从而计算出磁化率。
常用的仪器是霍尔差分磁化仪。
通过在不同磁场强度下测量样品的磁化强度，得到磁化曲线，通过对磁化曲线的分析，可以得到物质的磁化率。
二、振荡磁滞回线法振荡磁滞回线法是一种利用物质在交变磁场中的磁滞特性来测定磁化率的方法。
该方法通过在交变磁场中测量物质的磁化强度和磁场强度的关系，得到磁滞回线，进而计算出磁化率。
常用的仪器是交流磁滞仪。
该方法适用于测量低频范围内的磁化率。
三、饱和磁化法饱和磁化法是一种通过测量物质在饱和磁场下的磁化强度来计算磁化率的方法。
该方法利用了物质在饱和磁场下，磁化强度与磁场强度成线性关系的特点。
通过在饱和磁场下测量磁化强度，可以准确计算出磁化率。
常用的仪器是饱和磁化强度计。
四、库仑法库仑法是一种通过物质在恒定磁场中的磁导率来计算磁化率的方法。
该方法利用了物质在恒定磁场中，磁感应强度与磁场强度成线性关系的特点。
通过测量磁感应强度和磁场强度的比值，可以计算出磁化率。
常用的仪器是库仑磁感应强度计。
以上介绍了几种常见的磁化率测定方法，每种方法都有其适用范围和优缺点。
在实际应用中，选择合适的测定方法需要考虑样品特性、测量精度、实验条件等因素。
磁化率的测定在研究物质磁性性质、材料科学、电磁器件设计等领域具有重要应用价值。
磁化率的测定可以帮助我们了解物质的磁性特征，指导材料的选择和设计，推动科学研究的进展。
通过不断改进测定方法和提高测量精度，我们能够更好地理解和应用磁性材料，为科学技术的发展做出更大的贡献。
实验 核磁共振实验
核磁共振实验讲义实验目的：1．了解核磁共振的基本原理，包括：对核自旋、在外磁场中的能级分裂、受激跃迁的基本概念的理解，同时对实验的基本现象有一定认识。
2．学习利用核磁共振校准磁场和测量因子g的方法：了解实验设备的基本结构，掌握利用扫场法创造核磁共振条件的方法，学会利用示波器观察共振吸收信号。
实验简介：自旋不为零的粒子，如电子和质子，具有自旋磁矩。
如果我们把这样的粒子放入稳恒的外磁场中，粒子的磁矩就会和外磁场相互作用使粒子的能级产生分裂，分裂后两能级间的能量差为ΔE = γhB0 （1）其中：γ为旋磁比，h为约化普朗可常数，B0为稳恒外磁场。
如果此时再在稳恒外磁场的垂直方向加上一个交变电磁场，该电磁场的能量为E=hν（2）其中：ν为交变电磁场的频率。
当该能量等于粒子分裂后两能级间的能量差时，即：hν = γh B0（3）2πν = γ B0（4）低能极上的粒子就要吸收交变电磁场的能量产生跃迁，即所谓的磁共振。
实验设备a) 样品：提供实验用的粒子。
b) 永磁铁：提供稳恒外磁场，中心磁感应强度B 约为 Bo （实验待求）。
c) 边限振荡器：产生射频场,提供一个垂直与稳恒外磁场的交变磁场，频率ν。
同时也将探测到的共振电信号放大后输出到示波器，边限振荡器的频率由频率计读出。
d) 绕在永铁外的磁感应线圈：其提供一个叠加在永磁铁上的扫场。
e) 调压变压器：为磁感应线圈提供50Hz 的扫场电压。
f) 频率计：读取射频场的频率。
g) 示波器：观察共振信号。
探测装置的工作原理:图一中绕在样品上的线圈是边限震荡器电路的一部分，在非磁共振状态下它处在边限震荡状态（即似振非振的状态），并把电磁能加在样品上,方向与外磁场垂直。
当磁共振发生时，样品中的粒子吸收了震荡电路提供的能量使振荡电路的Q 值发生变化，振荡电路产生显著的振荡，在示波器上产生共振信号。
实验原理：在微观世界中物理量只能取分立数值的现象很普遍。
一般来说原子核自旋角动量也不能连续变化，只能取分立值即：其中I 称为自旋量子数，只能取0，1，2，3，… 等整数值或1/2，3/2，5/2，… 等半整数值)1I (I p +=[右图是在外磁场B 0中塞曼分裂图（半数以上的原子核具有自旋，旋转时产生一小磁场。
实验 核磁共振实验
核磁共振实验讲义实验目的：1．了解核磁共振的基本原理，包括：对核自旋、在外磁场中的能级分裂、受激跃迁的基本概念的理解，同时对实验的基本现象有一定认识。
2．学习利用核磁共振校准磁场和测量因子g的方法：了解实验设备的基本结构，掌握利用扫场法创造核磁共振条件的方法，学会利用示波器观察共振吸收信号。
实验简介：自旋不为零的粒子，如电子和质子，具有自旋磁矩。
如果我们把这样的粒子放入稳恒的外磁场中，粒子的磁矩就会和外磁场相互作用使粒子的能级产生分裂，分裂后两能级间的能量差为ΔE = γhB0 （1）其中：γ为旋磁比，h为约化普朗可常数，B0为稳恒外磁场。
如果此时再在稳恒外磁场的垂直方向加上一个交变电磁场，该电磁场的能量为E=hν（2）其中：ν为交变电磁场的频率。
当该能量等于粒子分裂后两能级间的能量差时，即：hν = γh B0（3）2πν = γ B0（4）低能极上的粒子就要吸收交变电磁场的能量产生跃迁，即所谓的磁共振。
实验设备a) 样品：提供实验用的粒子。
b) 永磁铁：提供稳恒外磁场，中心磁感应强度B 约为 Bo （实验待求）。
c) 边限振荡器：产生射频场,提供一个垂直与稳恒外磁场的交变磁场，频率ν。
同时也将探测到的共振电信号放大后输出到示波器，边限振荡器的频率由频率计读出。
d) 绕在永铁外的磁感应线圈：其提供一个叠加在永磁铁上的扫场。
e) 调压变压器：为磁感应线圈提供50Hz 的扫场电压。
f) 频率计：读取射频场的频率。
g) 示波器：观察共振信号。
探测装置的工作原理:图一中绕在样品上的线圈是边限震荡器电路的一部分，在非磁共振状态下它处在边限震荡状态（即似振非振的状态），并把电磁能加在样品上,方向与外磁场垂直。
当磁共振发生时，样品中的粒子吸收了震荡电路提供的能量使振荡电路的Q 值发生变化，振荡电路产生显著的振荡，在示波器上产生共振信号。
实验原理：在微观世界中物理量只能取分立数值的现象很普遍。
一般来说原子核自旋角动量也不能连续变化，只能取分立值即：其中I 称为自旋量子数，只能取0，1，2，3，… 等整数值或1/2，3/2，5/2，… 等半整数值)1I (I p +=[右图是在外磁场B 0中塞曼分裂图（半数以上的原子核具有自旋，旋转时产生一小磁场。
（大学物理实验）磁场测量与描绘实验指导书
（⼤学物理实验）磁场测量与描绘实验指导书磁场测量与描绘实验指导书在⼯业⽣产和科学研究的许多领域都要涉及到磁场测量问题，如磁探矿、地质勘探、磁性材料研制、磁导航、同位素分离、电⼦束和离⼦束加⼯装置、受控热核反应以及⼈造地球卫星等。
近三⼗多年来，磁场测量技术发展很快，⽬前常⽤的测量磁场的⽅法有⼗多种，较常⽤的有电磁感应法、核磁共振法、霍尔效应法、磁通门法、光泵法、磁光效应法、磁膜测磁法以及超导量⼦⼲涉器法等。
每种⽅法都是利⽤磁场的不同特性进⾏测量的，它们的精度也各不相同，在实际⼯作中将根据待测磁场的类型和强弱来确定采⽤何种⽅法。
本实验仪采⽤电磁感应法测量通有交流电的螺线管产⽣的交变磁场，通过这个实验掌握低频交变磁场的测量⽅法，加深对法拉第电磁感应定律和毕奥—萨伐尔定律的理解及对交变磁场的认识。
⼀、实验⽬的1．学习交变磁场的测量原理和⽅法。
2．学习⽤探测线圈测量交变磁场中各点的磁感应强度。
3．掌握载流直螺线管轴线上各点磁场的分布情况。
4．了解螺线管周围磁场的分布及其描绘⽅法。
5．加深理解磁场和电流的相互关系。
⼆、实验原理1．交变磁场的测量原理当导线中通有交变电流时，其周围空间就会产⽣交变磁场。
当直螺线管通过电流时，在螺线管内就产⽣磁场。
如果通过的电流是交变电流，则产⽣的磁场就是交变磁场。
在交变磁场中各点的磁感应强度是随时间变化的，我们⼀般⽤磁感应强度的有效值来描述磁场。
交变磁场的测量可以⽤探测线圈和交流数字毫伏表组成的闭合回路进⾏测量。
将探测线圈置于被测的磁场中，则根据法拉第电磁感应定律，通过探测线圈的交变磁通在回路中感应出电动势。
通过测量此感⽣电动势的⼤⼩，就可计算出磁感应强度B 的⼤⼩和⽅向。
2． B 的⼤⼩和⽅向确定通常为了精确测量磁场中某⼀点的磁感应强度，探测线圈都做得很⼩，因此线圈平⾯内的磁场可以认为是均匀的。
如图1所⽰，若线圈的横截⾯积为S ，匝数为N ，置于载流螺线管产⽣的待测交变磁场B 中，线圈平⾯的法线n 与磁感应强度B 的夹⾓为θ，则通过该线圈的磁通量θφcos NSB =。
低频交变磁场治疗机
低频交变磁场治疗机（翔宇医疗）的适应症、禁忌症和工作原理交变磁场治疗仪低频交变磁场治疗机采用按键式控制方式，以脑生理学、生物物理学、磁生物学和临床脑病治疗学为基础，综合重复经颅磁刺激（rTMS），电刺激理论，应用低频频谱交变电磁治疗技术研制的用于脑部疾病治疗的治疗设备。
HXY-B1治疗仪分一路磁场输出、一路小脑顶核电刺激输出和两路肢体电刺激输出，是一款集变频脑部磁疗、仿真生物电颅外刺激、仿真生物电体外刺激为一体的综合型治疗仪。
低频交变磁场治疗机治疗原理突破了传统物理治疗因子难以透过颅脑屏障的缺陷，根据法拉第定律和生物组织磁导率基本一致的特点，交变电磁在穿透颅骨达到脑内较深层组织后生成感应交变电流，当感应变电流的强度超过神经组织兴奋的阈值时，就会引起神经细胞和（或）轴突发生去极化，产生兴奋，从而达到刺激神经的目的。
一、工作原理采用了变频式交变电磁和重复性经颅磁刺激治疗技术，专用治疗帽多点位电磁发生器对颅病形成立体式重复性电磁刺激和变频头部按摩，实现电磁和按摩双重治疗效果。
变频式治疗主机存储了多个有效治疗脑部疾病的治疗频率和输出强度，治疗时可自动变频输出，也可根据不用症状选择单种频率输出，以达到针对性治疗的目的，治疗效果更明显。
通过仿真生物电刺激，使患肢以被动的节律性收缩和舒张的方式来模拟主动运动，达到以下疗效：1、在患肢周围神经及肌肉周围受到仿生电刺激的同时，电刺激也可以传入神经脊髓并投射到高级中枢去，使病灶尚未完全坏死的神经细胞兴奋性得以提高，从而起到促进其功能重建的作用。
2、仿真生物电刺激能够降低突触传导阻力，从而可以在病灶区周围网样的神经突触联系中形成新的传导通路。
3、由于周围性代偿的存在，在瘫痪的肌肉受到电刺激时，尚有功能的肌纤维可以增粗——使肌力有所增加；尚有功能的运动神经末梢可以增加其分支，以支配失神经支配的肌肉纤维，使功能得以恢复。
二、适应症缺血性脑血管疾病：脑血栓形成、腔隙性梗塞、血管性痴呆、脑供血不足、脑动脉硬化、癫痫病。
实验 核磁共振实验
实验 核磁共振实验在1946年，美国哈佛大学教授珀塞尔（E ²M ²Purcell ）和斯坦福大学教授布洛赫（F ²Bloch ），他们用不同的方法同时发现了核磁共振（nuclear magnetic resonance ），简称“NMR ”。
由于这项发明工作是各自独立地完成的，因此两人分别获得了1952年的诺贝尔物理学奖。
如今，“NMR ”已在物理、化学、生物学、医学和神经学等方面获得了广泛的应用。
在研究物质的微观结构方面已形成了一个科学分支——核磁共振波谱学。
利用核磁共振成像技术，美国加州福尼亚大学洛杉机分校的教授们做出了老年痴呆症的脑电图，人们可以清楚地看到老年痴呆症患者大脑灰白质损失从轻微阶段发展到严重阶段的过程。
因此2003年诺贝尔医学奖授予了两位研究“NMR ”的科学家：劳特波尔和彼德曼斯菲尔德。
实验目的1．测定氢核（¹H ）的“NMR ”频率（υH ），理解“NMR ”的基本原理及其条件，精确测定出其恒定外加磁场的大小（B 0）。
2．测定氟核（19F ）的“NMR ”频率（υF ），测定氟原子的三个重要的参数－旋磁比（υF ）、朗德因子（g F ）、自旋核磁矩（μI ）。
实验原理本实验以氢核和氟核为研究对象，下面以氢核为例，应用量子力学的理论，阐明核磁共振的基本原理。
概括地说，所谓“NMR ”，就是自旋核磁矩（μI ）不为零的原子核，在恒定外磁场的作用下发生塞曼分裂，这时如果在垂直于外磁场方向加上高频电磁场（射频场），当射频场的能量（h υ）刚好等于原子核两相邻能级的能量差时（ΔE ），则射频场的能量被原子核吸收，从而产生核磁共振吸收现象，称之为“NMR ”。
1、单个核的核自旋与核磁矩原子核内所有核子的自旋角动量与轨道角动量的矢量和为I P ，其大小为 )1(+=I I P I ⑴ 其中I 为核自旋量子数，人们常称I 为核自旋，可取I = 0，1/2，1，3/2，……。
测量磁场强度的方法
测量磁场强度的方法磁感应强度描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量，常用符号B表示，国际通用单位为特斯拉（符号为T）。
磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。
在物理学中磁场的强弱使用磁感应强度来表示，磁感应强度越大表示磁感应越强。
磁感应强度越小，表示磁感应越弱。
测量磁感应强度的九种方法1、电流天平法应用通电导线在磁场中受力的原理，可制成灵敏的电流天平，依据力矩平衡条件，测出通电导线在匀强磁场中受力的大小，从而测出磁感应强度。
2、力的平衡法应用通电线在磁场中受力平衡的原理，根据平衡条件建立平衡方程，从而求出磁感应强度。
3、动力学法应用通电线在磁场中受力的原理，根据牛顿运动定律建立动力学方程，从而求出磁感应强度。
4、功能关系法磁场具有能量，这种能量与磁感应强度有关；而功是能量转化的量度，因此，只要建立功和磁场能这间的关系，就可求得磁感应强度。
5、磁偏转法带电粒子以垂直于磁场方向的速度垂直射入匀强磁场时，会发生偏转而做匀速圆周运动，通过对轨迹的研究利用相关规律，便可求出磁感应强度6、霍尔效应法利用霍尔效应原理方便快捷地测量磁场的磁感应强度。
7、汤姆生法利用汤姆生测电子比荷的实验装置来测定磁场的磁感应强度。
8、电磁感应法处于磁场中的闭合线圈，当磁通量发生变化时，由电磁感应规律知，线圈中会产生感应电流，线圈或导体棒将会阻碍其运动，研究其受力和运动，根据与磁感应强度相关的物理规律可求得磁感应强度。
9、摇绳发电法实验表明，将长约15m的铜芯双绞线两端接在灵敏电流计上，拉开形成一个长回路。
面对面站立的两位同学像摇绳那样以每秒4到5圈的频率摇半个回路导线。
随着导线切割地磁场，回路中就有感应电流产生，电流计指针指示的电流最大值可达0.3。
电磁感应法测交变磁场
电磁感应法测交变磁场电磁感应法是一种常见的测量交变磁场的方法，其基本原理是：当一个导体在交变磁场中运动或被磁场穿过时，它内部将产生感应电动势，从而产生感应电流。
利用感应电流可以测量磁场的强度、方向和空间分布等信息。
本文将介绍电磁感应法测量交变磁场的基本原理、测量步骤和技术特点等内容。
电磁感应法是利用法拉第电磁感应定律来测量交变磁场的一种方法。
根据电磁感应定律，任何导体在磁场中运动或被穿过都会产生感应电动势。
这个电动势的大小与导体运动的速度、磁场的强度、导体的长度和方向有关。
当导体固定不动时，磁场的变化也可以引起导体内部的感应电流。
感应电流的大小取决于磁场的强度、导体的电阻和导体的形状等因素。
在测量交变磁场时，通常使用感应线圈或探头将感应电动势和感应电流转换为电信号，然后通过电路进行放大和信号处理，最终得到所需的测量结果。
1.选择合适的感应线圈或探头：根据不同的测量要求选择不同类型的感应线圈或探头。
常见的感应线圈包括光电式感应线圈、电阻式感应线圈等，探头包括霍尔元件、磁敏电阻等。
2.校准感应线圈或探头：通过一个已知的磁场源将感应线圈或探头放置在磁场中，标定测量系统的灵敏度和精度。
4.感应电动势转换为电信号：在感应线圈或探头中产生的感应电动势通过一个放大器或信号处理器被转换成电信号。
5.分析和处理电信号：可通过示波器、计算机等工具进行分析和处理电信号，以获得所需的测量结果。
1.灵敏度高：电磁感应法对交变磁场的变化非常敏感，可以检测微小的磁场变化。
2.可测量低频和高频磁场：电磁感应法可测量低频和高频磁场，适用于多种不同的测量需要。
3.适用于动态测量：电磁感应法可以对动态磁场进行测量，即磁场随时间变化的情况。
4.具有一定的空间分辨率：感应线圈或探头的布置位置和形状可以影响电磁感应法的空间分辨率。
总之，电磁感应法是一种可靠、灵敏、适用于动态测量，并且可以测量低频和高频磁场的技术手段。
在实际应用中，电磁感应法可以用于磁场分布、磁场强度、磁场方向等参数的测量和分析，具有广泛的应用前景和实用价值。
测螺线管磁场实验报告
选择主菜单的“简介”并单击可打开实验简介文档（图2）。
图2
鼠标移到上面蓝条处将显示操作提示，双击即可返回实验平台。
2．实验仪器
选择主菜单的“实验仪器”并单击可打开实验仪器文档，操作与查看实验简介完全类似。
3．实验原理
包括子菜单项“实验原理一”和“实验原理二”。
选中“实验原理”的“实验原理一”子菜单项并单击，将显示实验原理一，如图3。
式中 ， 为单位长度上的线圈匝数，R为螺线管半径，x为P点到螺线管中心处的距离。在SI单位制中，B的单位为特斯拉（T）。图1同时给出B随x的分布曲线。
磁场测量的方法很多。其中最简单也是最常用的方法是基于电磁感应原理的探测线圈法。本实验采用此方法测量直螺线管中产生的交变磁场。下图是实验装置的实验装置的示意图。
(2)按钮的操作方法：用鼠标左键单击即可按下或弹起按钮。包括“衰减”和“频率倍乘”按钮。
(3)拨动开关的操作方法：操作非常简单，用鼠标左键单击开关即可改变开关的状态。
(4)探测线圈的粗调和细调，单刀双掷开关的操作和旋钮的调节一样。
(5)毫伏表“量程”的调节和开关的操作一样。
(6)单刀双掷开关的刀打到左边是调零位置，可调节“调零旋钮”调零；打到中间是断路位置；打到右边是测量位置，可以测量电路的电压。
在此界面的上部单击鼠标右键将弹出主菜单，做完实验内容一后选择实验内容二、实验内容三继续实验。
实验时点击“实验参数”可打开实验参数文档，双击其上的蓝条关闭此文档；点击“实验内容”打开实验内容文档，双击其上的蓝条关闭此文档；实验时按实验内容文档的步骤进行实验，点击“数据记录及处理”打开数据处理窗口，将测量数据记录到相应的位置，数据处理窗口如图6。
图6Байду номын сангаас
磁场的描绘实验33
实验33 磁场描绘二、载流圆线圈及亥姆霍兹线圈磁场的测定了解载流圆线圈的磁场是研究一般载流回路的基础。
本实验用感应法测定圆线圈的交流磁场，从而掌握低频交变磁场的测定方法。
以及了解如何用探测线圈确定磁场方向。
【实验目的】1．研究载流圆线圈轴线上磁场的分布，加深对毕奥—萨伐尔定律的理解；2．掌握感应法测磁场的原理和方法；3．考查亥姆霍兹线圈的磁场的均匀区；【实验仪器】亥姆霍兹线圈、低频信号发生器(或磁场描绘仪专用电源)、万用表（或交流毫伏表）、探测线圈和毫米方格纸等。
ZE-1型磁场描绘仪参数：圆线圈，N=640匝， R=10㎝；亥姆霍兹线圈距离，R=10㎝；探测线圈，N 0=1200匝，d=4㎜，D=12.8㎜，L=6㎜。
【实验原理】1．载流圆线圈轴线上的磁场分布设圆线圈的半径为R ，匝数为N ，在通以电流I 时，则线圈轴线上一点P 的磁感应强度2/32202/32220)1(2)(2R x R IN x R NIR B +=+=μμ (3-193)式中0μ为真空磁导率，x 为P 点坐标，原点在线圈中心．这就是线圈轴线上磁场B 与x 的定量关系式．2．亥姆霍兹线圈轴线上的磁场分布亥姆霍兹线圈是由一对半径R 、匝数N 均相同的四线圈组成，二线圈彼此平行而且共轴，线圈间距离正好等于半径R 如图3-118所示，坐标原点取在二线圈中心联线的中点O ． 给二线圈通以同方向、同大小的电流I ，它们对轴上任一点P 产生的磁场的方向将一致．P点处的磁感应强度等于在A 线圈和B 线圈在P 点产生的磁感应强度的和，应为：图3-118亥姆霍兹线圈 图3-119 亥姆霍兹线圈轴线上B x -Rx 曲线2/322202/32220])2([2])2([2x R R N IR x R R NIR B X -++++=μμ (3-194)从式(3-194)可以看出，B 是x 的函数．很容易算出在x=0处和x=R/10处两点B 值的相对差异约为0．012％，在理论上可以证明，当二线圈的距离等于半径时，在原点O 附近的磁场非常均匀，图3-119为B x -Rx 曲线． 3．磁场的测量磁感应强度是一个矢量，对它的测量既要测大小，又要测方向．测磁场的方法很多，在此实验中是用探测线圈去测交变磁场．法拉第电磁感应定律指出，处于磁场中的导体回路，磁感应电动势的大小与穿过它的磁通量的变化率成正比。
低频透射式涡流传感器的工作原理
低频透射式涡流传感器的工作原理低频透射式涡流传感器是一种用于测量材料电导率和磁导率的仪器。
它利用涡流效应来实现对材料电磁性质的测量。
本文将详细介绍低频透射式涡流传感器的工作原理。
低频透射式涡流传感器由激励线圈和检测线圈组成。
激励线圈通电时产生交变磁场，磁场穿过被测物体。
当被测物体具有电导率或磁导率时，涡流将在被测物体中产生。
这些涡流会改变磁场，并在检测线圈中产生感应电动势。
涡流的大小和方向取决于被测物体的电导率和磁导率。
电导率较高的物体将产生较大的涡流，而电导率较低的物体将产生较小的涡流。
同样，磁导率较高的物体也会产生较大的涡流。
通过测量感应电动势的大小和相位差，可以确定被测物体的电导率和磁导率。
在实际应用中，低频透射式涡流传感器常用于检测金属材料的电导率。
由于金属材料具有较高的电导率，涡流效应在金属材料中表现得尤为明显。
通过测量涡流的大小和相位差，可以判断金属材料的电导率，并进一步推导出材料的特性参数。
低频透射式涡流传感器的工作原理基于安培定律和法拉第电磁感应定律。
根据安培定律，通过线圈的电流会产生磁场。
根据法拉第电磁感应定律，磁场的变化会在线圈中产生感应电动势。
基于这两个定律，涡流传感器通过测量感应电动势来确定被测物体的电导率和磁导率。
低频透射式涡流传感器具有很高的测量精度和稳定性。
它可以实现对各种材料的电导率和磁导率的准确测量。
同时，该传感器的结构简单，操作方便，适用于工业生产线上的在线检测。
低频透射式涡流传感器是一种用于测量材料电导率和磁导率的重要仪器。
它利用涡流效应实现对材料电磁性质的测量，具有高精度和稳定性。
通过测量感应电动势的大小和相位差，可以确定被测物体的电导率和磁导率。
该传感器在工业生产线上具有广泛的应用前景。
低频交变磁场作用下铁磁性材料组织性能变化规律的研究的开题报告
低频交变磁场作用下铁磁性材料组织性能变化规律的研究的开题报告一、选题背景和意义铁磁性材料作为一类常见的材料，其在电机、制动、电子元件等领域中具有重要的应用。
然而，在使用过程中，铁磁性材料会受到外界磁场的影响，进而影响其组织性能。
尤其在低频交变磁场作用下，铁磁性材料的组织性能变化更加显著，对材料的应用性能产生直接影响。
因此，研究低频交变磁场作用下铁磁性材料的组织性能变化规律，不仅有助于解决材料在使用过程中的问题，同时也能够为铁磁性材料的应用提供更为可靠的技术支持。
二、研究目的和内容本研究旨在探究低频交变磁场作用下铁磁性材料组织性能变化的规律，并分析其影响机理。
具体研究内容如下：（1）搜集和整理已有的低频交变磁场作用下铁磁性材料组织性能变化的相关研究资料，对已有研究的数据和结论进行分析和比对；（2）建立低频交变磁场作用下铁磁性材料的试验平台，测量不同磁场条件下铁磁性材料的磁性、形变、热稳定性等组织性能参数；（3）基于试验数据，分析不同磁场条件下铁磁性材料组织性能变化的规律，探究影响材料性能变化的机理。
三、研究方法本研究采用实验研究和数据分析的方法，具体如下：（1）通过文献综述和实验研究，搜集铁磁性材料在低频交变磁场下的基本性能和组织结构等数据信息，并进行综合分析；（2）设计低频交变磁场作用下铁磁性材料的试验方案，在试验平台上完成试验数据的采集和记录；（3）基于试验数据，绘制铁磁性材料组织性能随磁场强度、频率变化的曲线，并解析曲线背后的变化规律和机理。
四、预期成果本研究预期将得出低频交变磁场作用下铁磁性材料组织性能变化规律及其影响机理的结论，并进一步提出相关材料设计和优化建议，为铁磁性材料的应用提供有效的技术支撑。
同时本研究也将扩展和深入铁磁性材料的应用领域和技术话题。
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桂林电子工业学院学报
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用不同的测量方法和了解不同的特性 $ 可以进一步加 也可以让学生用到更多 深对电磁场物理意义的理解 % 的测量仪器 $ 从而掌握和了解更多的仪器使用方法和 为后续的电路或测量等课程打下良好的基 技术性能 $ 础 % 同时 $ 为学生扩大视野 * 拓宽知识面 $ 提高实验技 能和动手能力等方面的素质 $ 无疑都是具有重要意义 的% 参考文献 +
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桂林电子工业学院学报
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图 5 直线电流在长直螺线管轴线上产生距中心点各点的分布曲线
陈金全
桂林电子工业学院 计算科学与应用物理系 ’ 广西 桂林 ? 摘 @ " A ) ) " B
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要 C磁场测量是磁性测量的重要内容 ’ 常用方法有电磁感应法 D在大学物理实验课中开设的磁场测
量内容’ 一般都采用冲击电流计法或霍尔效应法D但这种 方 法 只 能 用 来 测 量 由 直 流 电 流 产 生 的 稳 恒 磁 场 D 掌握测量低频交变磁场的原理和方法 ’ 对于扩大知识面和提高实验技能都是具有重要意义的 D 关键词 C交变磁场 E测量 E螺线管 E探测线圈 中图分类号 CF" " A & @ 文献标识码 CG 文章编号 CA ) ) A H I " J I ? ! ) ) ! B ) " H @ J H ) "
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8 d 9 式中 Q B 磁介质常数 e BB 流过螺线管的电流 e S BB 螺线管长度 e J BB 距离螺线管中心点长度 e P BB 螺线管内半径 : Y > 有关参数及测量数据 A 交流 9 &5 > # I C8 &5 h H > Y FF# > &5 > > > # M k > H > L&5 FFH &f = g > J F# h > >匝 # RJ&5 &d H > K FF#
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测量低频交变磁场的实验方法
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