磁性测量精品PPT课件
合集下载
磁性测量概论PPT讲稿
磁力效应 磁致伸缩 旋磁效应
扭矩效应
压磁效应 线性效应
横向Joule效应 Guillemin效应 Brackett效应
圆周效应 体效应
Joule效应 Barrett效应
Einstein－de Hass效应 Wiedemann效应 扭矩减小效应
磁秤（常用的有7种）
劲度系数效应
转矩
交变梯度磁强计
磁声效应
空间变化 振动样品、提拉样品、冲击法、SQUID磁强计 电磁感应
时间变化 动态磁性测量仪、永磁材料测试仪
光
SMOKE、磁圆（线）振二向色性
物理效应
电
交、直流电输运
力
磁转矩、磁秤、交变梯度磁强计
磁共振
稳恒磁场 微波磁场
ESR、FMR、AFMR、NMR、Mössbauer谱 回旋共振
磁性测量
20
• 磁性测量: 传统 仪 器
一、直接测量原子的磁矩
真正测量单原子：磁圆（线）振二向色性 中子散射 ？ Mössbauer谱 ？
原子核磁矩？
二、间接测量原子的磁矩
间接测量单原子：假设、计算
再谈
统计平均：总体平均
磁性测量
• 磁性测量原则
粒子 光
盘点我们的本事 人
磁
物质
电
力、声
热
8
各 种 谱
磁性测量
9
• 磁性测量原理
间接测量－直接测量
信号采集
信号采集方法
探测线圈
悬丝扭矩、杠杆失衡 梯度线圈、压电晶体电压 极化光偏振方向、检偏器 电阻应变片应变、激光行程
（微波）能量吸收
仪器设备
振动样品磁强计 提拉样品磁强计 SQUID磁强计
磁探基本知识PPT课件
• 适用于原材料检验（管材、棒材、板材、型材）、 半成品检验、成品检验（焊接件、铸件、锻件）、 在役检验。如车轴。
• 适用于检验工件的表面和近表面缺陷，如裂纹、 白点、发纹、气孔、夹杂、折叠等。
• 不适用于检测表面浅而宽的缺陷、针孔、埋藏深 度较深的缺陷以及与表面夹角小于20°的分层。
Hale Waihona Puke 三、磁粉检验优点和缺点无损检测基本知识
技术中心
一、磁粉检测原理
• 铁磁性材料1或无工损件直检接测通以概电论流或置于磁场 中，1使.1其无磁化损，检在测一定概条念件下及，特缺陷点处产生
漏磁场，此时在工件表面上撒上磁粉或浇上
磁悬液，漏磁场将吸引磁粉，显示缺陷的位 置、形状和大小。
涉及的概念：漏磁场
• 漏磁场：磁力线离开表面又进入工件表面的 地方有漏磁场产生。漏磁场的大小取决于磁 力线与缺陷的相对位置，分三种情况：
• 在这个范围内磁场强度的分布：在磁轭两极连线 上中心磁场最弱，靠近磁极的地方较强，在磁轭 垂直两极连线上中心磁场最强，越远离连线，磁 场越弱。
• 磁轭法有效探伤范围示意图，有效磁化区如 图阴影部分，面积约为（L-50）×（L/2） mm2
• 要对工件进行全方位的探伤，须进行 两次相互垂直的磁化，误差不能超过 30°。
磁化方法之一。
穿棒法的缺点及适用范围
① 对于厚壁工件，外表面缺陷的检测灵敏度比内表 面低很多；
② 检查大直径管子时，应采用偏置芯棒法，需转动 工件，进行多次磁化和检验；
③ 仅适用于有孔工件的检验。
• 中心导体法适用于：
承压设备的管子、管接头、空心焊接件和各种有孔 的工件如轴承圈、空心圆柱、齿轮、螺帽及环形件 的磁粉检测。
九、测量仪器
当使用白光进行探伤时， 应将白光照度计的档位调 至2000Lx量程，测量工件 表面的白光照度 当使用荧光磁粉进行探伤 时，应将白光照度计的档 位调至200Lx量程，测量 暗室内工件表面的白光照 度
• 适用于检验工件的表面和近表面缺陷，如裂纹、 白点、发纹、气孔、夹杂、折叠等。
• 不适用于检测表面浅而宽的缺陷、针孔、埋藏深 度较深的缺陷以及与表面夹角小于20°的分层。
Hale Waihona Puke 三、磁粉检验优点和缺点无损检测基本知识
技术中心
一、磁粉检测原理
• 铁磁性材料1或无工损件直检接测通以概电论流或置于磁场 中，1使.1其无磁化损，检在测一定概条念件下及，特缺陷点处产生
漏磁场，此时在工件表面上撒上磁粉或浇上
磁悬液，漏磁场将吸引磁粉，显示缺陷的位 置、形状和大小。
涉及的概念：漏磁场
• 漏磁场：磁力线离开表面又进入工件表面的 地方有漏磁场产生。漏磁场的大小取决于磁 力线与缺陷的相对位置，分三种情况：
• 在这个范围内磁场强度的分布：在磁轭两极连线 上中心磁场最弱，靠近磁极的地方较强，在磁轭 垂直两极连线上中心磁场最强，越远离连线，磁 场越弱。
• 磁轭法有效探伤范围示意图，有效磁化区如 图阴影部分，面积约为（L-50）×（L/2） mm2
• 要对工件进行全方位的探伤，须进行 两次相互垂直的磁化，误差不能超过 30°。
磁化方法之一。
穿棒法的缺点及适用范围
① 对于厚壁工件，外表面缺陷的检测灵敏度比内表 面低很多；
② 检查大直径管子时，应采用偏置芯棒法，需转动 工件，进行多次磁化和检验；
③ 仅适用于有孔工件的检验。
• 中心导体法适用于：
承压设备的管子、管接头、空心焊接件和各种有孔 的工件如轴承圈、空心圆柱、齿轮、螺帽及环形件 的磁粉检测。
九、测量仪器
当使用白光进行探伤时， 应将白光照度计的档位调 至2000Lx量程，测量工件 表面的白光照度 当使用荧光磁粉进行探伤 时，应将白光照度计的档 位调至200Lx量程，测量 暗室内工件表面的白光照 度
磁性测量仪器篇之PPMS
～ 31.0 ％
PPMS液氦液面指示计
磁体－样品室 PPMS Probe
磁体中心 温度计、加热器
液氦流阻器
H=H0，闭环，电源关
磁
场
H=H0，电流恒定，开环
控
制
过
程
H=Hf，电流恒定，闭环
H=H0，闭环，电源电流升
H=Hf，开环，调节磁场
H=Hf，闭环，电源关
液氦液面与最大磁场的关系
100 ％
85 ％ 45 ％
94.6 ％ 60 ％ 50 ％
31 ％
10 ％ 0.0 ％
Full Field (14 T) 65％
? 未知
Limit for Helium Fill
液氦液面与可用磁场的关系 （暂定）
1. 65％以上，可以使用最高磁场 14 T
2. 60％ ～ 65％之间，可以使用最高磁场 10 T
6000：信号控制中心
6700：磁体电源 6500：比热、循环制冷机
7100：交流电源 旋转马达、伺服马达
杜瓦剖面图
温度/气体控制
样 品 室
控 温
杜 瓦
充气阀
清洗阀
控温流量阀
PPMS主机的温度检测
400 K VI
铂电阻温度计 Platinum Thermometer
电阻温度计
80 K 1.8 K
用于连接测量 选件
P
P
M
Model 6000
S
控
制
Model 7100
柜
后
Model 6500
面 板
Servo Motor Control
硬件连接框图
❖ Utilities Activate Option Connection Diagram
PPMS液氦液面指示计
磁体－样品室 PPMS Probe
磁体中心 温度计、加热器
液氦流阻器
H=H0，闭环，电源关
磁
场
H=H0，电流恒定，开环
控
制
过
程
H=Hf，电流恒定，闭环
H=H0，闭环，电源电流升
H=Hf，开环，调节磁场
H=Hf，闭环，电源关
液氦液面与最大磁场的关系
100 ％
85 ％ 45 ％
94.6 ％ 60 ％ 50 ％
31 ％
10 ％ 0.0 ％
Full Field (14 T) 65％
? 未知
Limit for Helium Fill
液氦液面与可用磁场的关系 （暂定）
1. 65％以上，可以使用最高磁场 14 T
2. 60％ ～ 65％之间，可以使用最高磁场 10 T
6000：信号控制中心
6700：磁体电源 6500：比热、循环制冷机
7100：交流电源 旋转马达、伺服马达
杜瓦剖面图
温度/气体控制
样 品 室
控 温
杜 瓦
充气阀
清洗阀
控温流量阀
PPMS主机的温度检测
400 K VI
铂电阻温度计 Platinum Thermometer
电阻温度计
80 K 1.8 K
用于连接测量 选件
P
P
M
Model 6000
S
控
制
Model 7100
柜
后
Model 6500
面 板
Servo Motor Control
硬件连接框图
❖ Utilities Activate Option Connection Diagram
磁法测量讲稿课件
磁法测量讲稿课件
目录
• 磁法测量概述 • 磁法测量技术 • 磁法测量实践 • 磁法测量案例分析 • 磁法测量的挑战与展望
01
磁测量定义
磁法测量是一种利用地磁场和人工磁场的变化来 进行地质勘探和测量的方法。
02 磁法测量原理
通过测量地磁场或人工磁场的磁场强度和方向， 可以推断出地下或地面物体的性质、形态和分布 规律。
1 2 3
高精度传感器
随着传感器技术的不断发展，未来将开发出更高 精度、更灵敏的磁场传感器，提高磁法测量的分 辨率和准确性。
智能化技术
人工智能和机器学习技术在磁法测量中的应用将 进一步深化，通过数据处理和模式识别等技术提 高测量效率和准确性。
多源融合技术
将磁法测量与其他地球物理方法进行融合，形成 多源地球物理勘探技术，有助于提高勘探效率和 精度。
详细描述
磁法测量通过测量地球磁场的变化，可以探测到地下矿体的磁性特征，进而确定矿体的位置和 资源量。在案例一中，利用磁法测量技术对某地区的铁矿进行了探测，通过数据分析确定了矿 体的位置和资源量，为后续的开采提供了重要依据。
案例二：考古遗址探测
总结词
利用磁法测量技术探测考古遗址，为文物保护提供科学依据 。
研究。
军事侦察
磁法测量在军事上可 用于探测地下掩埋的 军事设施和武器装备
。
磁法测量的重要性
01 资源开发与环境保护
磁法测量在资源开发和环境保护领域具有重要意 义，可以为矿产资源开发、土地利用和环境保护 提供科学依据。
02 科学研究
磁法测量是地球物理学、地质学、考古学等领域 的重要研究手段，有助于推动相关学科的发展。
介绍如何对测量数据进行处理和 校正，以确保数据的准确性和可 靠性。
目录
• 磁法测量概述 • 磁法测量技术 • 磁法测量实践 • 磁法测量案例分析 • 磁法测量的挑战与展望
01
磁测量定义
磁法测量是一种利用地磁场和人工磁场的变化来 进行地质勘探和测量的方法。
02 磁法测量原理
通过测量地磁场或人工磁场的磁场强度和方向， 可以推断出地下或地面物体的性质、形态和分布 规律。
1 2 3
高精度传感器
随着传感器技术的不断发展，未来将开发出更高 精度、更灵敏的磁场传感器，提高磁法测量的分 辨率和准确性。
智能化技术
人工智能和机器学习技术在磁法测量中的应用将 进一步深化，通过数据处理和模式识别等技术提 高测量效率和准确性。
多源融合技术
将磁法测量与其他地球物理方法进行融合，形成 多源地球物理勘探技术，有助于提高勘探效率和 精度。
详细描述
磁法测量通过测量地球磁场的变化，可以探测到地下矿体的磁性特征，进而确定矿体的位置和 资源量。在案例一中，利用磁法测量技术对某地区的铁矿进行了探测，通过数据分析确定了矿 体的位置和资源量，为后续的开采提供了重要依据。
案例二：考古遗址探测
总结词
利用磁法测量技术探测考古遗址，为文物保护提供科学依据 。
研究。
军事侦察
磁法测量在军事上可 用于探测地下掩埋的 军事设施和武器装备
。
磁法测量的重要性
01 资源开发与环境保护
磁法测量在资源开发和环境保护领域具有重要意 义，可以为矿产资源开发、土地利用和环境保护 提供科学依据。
02 科学研究
磁法测量是地球物理学、地质学、考古学等领域 的重要研究手段，有助于推动相关学科的发展。
介绍如何对测量数据进行处理和 校正，以确保数据的准确性和可 靠性。
磁共振MRIPPT课件
Beijing Hospital
反转恢复（ IR）
• STIR序列：短TI时的反转恢复（IR） 这种short TI的IR称STIR序列，用于脂肪
抑制。 • FLAIR（Fluid-Attenuated Inversion
Recovery）序列：用于抑制自由水。
Beijing Hospital
快速自旋回波 ( FSE)序列
长TR（大于2000毫秒) 长TE（大于50毫秒）
T1WI ：
短TR （400-800毫秒） 短TE（小于20毫秒）
Beijing Hospital
T1WI
如何区分T1WI、T2WI
• 看水和脂肪
• T1WI：水（如脑脊液、 尿液）呈低信号（黑） 脂肪呈很高信号（很白）
• T2WI：水呈很高信号 （很白），脂肪信号降 低（灰白）。
Beijing Hospital
Beijing Hospital
横向弛豫
• 也称为T2弛豫， 简单地说，T2弛 豫就是横向磁化 矢量减少的过程。 常常用T2值来描 述组织T2弛豫的 快慢
梯度磁场
超导型磁体内有三套线圈： •磁体线圈 •梯度线圈 •射频（RF）线圈（具有发射和接受功能） 磁体线圈提供均匀的高磁场
快速自旋回波的意义
常规Ｔ２ＷＩ上可以极大的缩短检查时间； Ｔ２对比上有较大选择性，如有效的ＴＥ时间； 是进行水成像的基础如： 脊髓造影、ＭＲＣＰ、ＭＲＵＰ及脑室造影等；
• 回波时间（Echo Time, TE）：为激发 后到测量回波的时间；
• 翻转角（Flip Angle，FA）：RF的角度
Beijing Hospital
自旋回波SE Spin echo
最基本的序列： 90°——180°—— 信号
反转恢复（ IR）
• STIR序列：短TI时的反转恢复（IR） 这种short TI的IR称STIR序列，用于脂肪
抑制。 • FLAIR（Fluid-Attenuated Inversion
Recovery）序列：用于抑制自由水。
Beijing Hospital
快速自旋回波 ( FSE)序列
长TR（大于2000毫秒) 长TE（大于50毫秒）
T1WI ：
短TR （400-800毫秒） 短TE（小于20毫秒）
Beijing Hospital
T1WI
如何区分T1WI、T2WI
• 看水和脂肪
• T1WI：水（如脑脊液、 尿液）呈低信号（黑） 脂肪呈很高信号（很白）
• T2WI：水呈很高信号 （很白），脂肪信号降 低（灰白）。
Beijing Hospital
Beijing Hospital
横向弛豫
• 也称为T2弛豫， 简单地说，T2弛 豫就是横向磁化 矢量减少的过程。 常常用T2值来描 述组织T2弛豫的 快慢
梯度磁场
超导型磁体内有三套线圈： •磁体线圈 •梯度线圈 •射频（RF）线圈（具有发射和接受功能） 磁体线圈提供均匀的高磁场
快速自旋回波的意义
常规Ｔ２ＷＩ上可以极大的缩短检查时间； Ｔ２对比上有较大选择性，如有效的ＴＥ时间； 是进行水成像的基础如： 脊髓造影、ＭＲＣＰ、ＭＲＵＰ及脑室造影等；
• 回波时间（Echo Time, TE）：为激发 后到测量回波的时间；
• 翻转角（Flip Angle，FA）：RF的角度
Beijing Hospital
自旋回波SE Spin echo
最基本的序列： 90°——180°—— 信号
磁法测量讲稿ppt课件
19
磁异常解释
一、定性解释：
既要用未经过处理的基础图件，也要用经过处理后的图件，达到全面分
析所有信息的目的。定性解释一般从磁场的分区入手，按照磁场特征进行岩
性分区和构造分区研究。
(一)岩性分区研究，根据工作区主要岩性磁性测定统计结果与实测磁异
常的分析进行，进行磁场强度划分研究，尤其是划分火山岩分布区。
阶段合理安排。并且，明确每一阶段必须完成的工作任务、提交的资料、
达到的目的，对下一阶段工作的安排。
四、工作部署说明各阶段的工作安排，包括应完成的工作量、整理
出的野外原始资料、工作成果及相应的图件等。
五、测网选择及点位控制根据工作区地理、交通、气候情况分片区
选择规则测网、半自由测网、自由测网三种形式，使用手持GPS定位。工6Biblioteka PMG质子磁力仪（捷克产）
测量范围： 20,000100,000nT
·分辨率：0.1nT ·梯度范围：
5,000nT/m
·可进行梯度测量（水平或垂直） ·高分辨率，分辨率为0.1nT ·内存大，可存1万个测点 ·可用于野外作业，也可用做基站测量
7
POS系列质子进动磁力仪（俄罗斯产）
该仪器是一种带 微机处理的高分 辨率质子磁力仪。 以0.1nT的分辨率 进行总场和垂直 梯度测量。仪器 由主机，探头及 电池盒组成
4
G856F质子磁力仪（美国产）
1.分辨率：0.1nT
2.调谐范围：20000nT- 100000nT 3.采样率：4s-999s 4.梯度容限：5000nT/M 5.精度：0.5nT 6.电源：内置12V 4.4AH充电锂电池 7.显示器：双排显示（LED） 8.操作台：18X27X9cm；1.8kg 9.传感器：9X13cm；1.6kg 10.工作温度：-20度~50度 11.数据输出：USB接口输出数据 12.WINDOWS环境下的数据输出与日变 自动改正系统 13.基站测量可存12000组数据，野外 手动测量可存5700组数据
磁异常解释
一、定性解释：
既要用未经过处理的基础图件，也要用经过处理后的图件，达到全面分
析所有信息的目的。定性解释一般从磁场的分区入手，按照磁场特征进行岩
性分区和构造分区研究。
(一)岩性分区研究，根据工作区主要岩性磁性测定统计结果与实测磁异
常的分析进行，进行磁场强度划分研究，尤其是划分火山岩分布区。
阶段合理安排。并且，明确每一阶段必须完成的工作任务、提交的资料、
达到的目的，对下一阶段工作的安排。
四、工作部署说明各阶段的工作安排，包括应完成的工作量、整理
出的野外原始资料、工作成果及相应的图件等。
五、测网选择及点位控制根据工作区地理、交通、气候情况分片区
选择规则测网、半自由测网、自由测网三种形式，使用手持GPS定位。工6Biblioteka PMG质子磁力仪（捷克产）
测量范围： 20,000100,000nT
·分辨率：0.1nT ·梯度范围：
5,000nT/m
·可进行梯度测量（水平或垂直） ·高分辨率，分辨率为0.1nT ·内存大，可存1万个测点 ·可用于野外作业，也可用做基站测量
7
POS系列质子进动磁力仪（俄罗斯产）
该仪器是一种带 微机处理的高分 辨率质子磁力仪。 以0.1nT的分辨率 进行总场和垂直 梯度测量。仪器 由主机，探头及 电池盒组成
4
G856F质子磁力仪（美国产）
1.分辨率：0.1nT
2.调谐范围：20000nT- 100000nT 3.采样率：4s-999s 4.梯度容限：5000nT/M 5.精度：0.5nT 6.电源：内置12V 4.4AH充电锂电池 7.显示器：双排显示（LED） 8.操作台：18X27X9cm；1.8kg 9.传感器：9X13cm；1.6kg 10.工作温度：-20度~50度 11.数据输出：USB接口输出数据 12.WINDOWS环境下的数据输出与日变 自动改正系统 13.基站测量可存12000组数据，野外 手动测量可存5700组数据
磁法测量讲稿课件
磁力仪的操作与维护
安装与调试
确保磁力仪安装在平稳、无振 动、无磁场干扰的环境中，并
进行必要的校准和调试。
操作步骤
按照仪器说明书进行操作，确 保正确设置参数和操作流程。
数据采集
按照实验设计进行数据采集， 注意避免干扰和误差。
日常维护
定期进行仪器检查和维护，保 持仪器性能和精度。
磁力仪的误差来源与校正
文明。
某城市地下管线探测的磁法测量案例
总结词
该案例展示了磁法测量在城市地下管线探测中的实用性， 通过磁法测量可以快速准确地确定地下管线的位置和走向。
详细描述
在某城市的地下管线探测中，磁法测量技术被用于探测 城市管网的分布和走向。由于管线通常具有一定的磁性 特征，通过磁法测量可以快速准确地确定管线的位置和 埋深。这为城市规划和建设提供了重要的数据支持，有 助于保障城市基础设施的安全和稳定。
在地质领域，磁法测量被广泛应用于探测矿产资源、研究地球磁场变化等。在环境领域，磁法测量可 用于监测环境污染、评估生态系统的健康状况等。此外，考古领域的遗址探测和文物保护等方面也广 泛应用了磁法测量技术。
加强磁法测量的理论研究
总结词
理论体系的完善是推动磁法测量发展的 重要基础，需要加强基础理论的研究和 探索。
磁法测量通过测量地磁场强度的变化，推断地下地质构造和 矿产分布。在地质勘查中，磁法测量具有成本低、效率高、 探测深度大等优点，是常用的地球物理勘探方法之一。
考古探测中的磁法测量
总结词
磁法测量在考古探测中用于定位古代遗址、墓葬等文化遗存，以及确定文物分布 和埋藏深度。
详细描述
由于古代遗址和墓葬等文化遗存常与地下磁性物质有关，磁法测量可以通过测量 地磁场强度的变化，推断文化遗存的分布范围和埋藏深度，为考古发掘提供重要 依据。
磁性测量
磁通门磁强计探头结构
磁通门磁强计探头的工作原理图
磁通门磁强计原理电路方框图
3 用霍尔效应测量磁场
UH
Rh
i d
B
CT2型特斯拉计原理框图
霍尔效应测量磁场的特点：1. 可以连续读取被测磁感应的数值；2. 无触点， 无可动元件，机械性能好，使用寿命长；3. 霍尔变换器可以做的很薄，能在 很小的空间体积内和小气隙中测量磁场。
铁损包括三大部分：涡流、磁滞和后效损耗。对于金属软磁材料来说主 要是前两者，对铁氧体软磁材料主要是后两者。
铁损的测量方法主要是瓦特表法，也称“爱泼斯坦方圈”法，这是全世 界各国用来测量铁损的标准方法。
考虑各向不同性的因素，剪裁时有 1/2的试样顺着硅钢片的轧制方向， 另l/2试样垂直于轧制方向裁取。方 圈分大方圈和小方圈两种，大方圈 样品的总重量是 10 Kg，小方圈样 品的总重量是1Kg。
爱泼斯坦方图测量铁损的电路图
功率表瞬时功率：
u2i1
R R r2
e2i1
R R r2
N2 N1
e1i1
R R r2
N2 N1
(
p
i22r2
u22 R
)
R N2 [ p (1 r2 ) u22 ]
R r2 N1
RR
方圈的等效电路图
原边输入瞬时功率：
u1i1 i12r1 e1i1
原边铜损
付边损耗
e1i1
p i22r2
u22 R
铁损
付边铜损
功率表 和电压 表损耗
铁损瞬时值为：
p
(
N1 N2
u2i1
u22 R
)(1
r2 R
)
一个周期内的平均铁损1
《磁性测量》第一讲基础解析
故事：计量单位
• 权势人物
古典阶段：身体
英寸 inch （in＝2.54 cm）（荷兰语中inch 为大拇指） 10世纪：英王埃德长度。
英尺 foot（ft＝12 inch＝0.3048 m） 9世纪：英国查理曼大帝的脚板的长度。 16世纪：德国：16个人的左脚板的平均长度。
中国科学院物理研究所 通用实验技术公共课程
《磁性测量》
第一讲：磁性测量的基础
赵同云 磁学国家重点实验室
2020年11月24日
声明
本讲稿中引用的图、表、数据全部取自 公开发表的书籍、文献、论文，而且仅为教 学使用，任何人不得将其用于商业目的。
目录
• 磁性物理 ✓ 电磁学单位制 ✓ 磁路（退磁效应及其影响） ✓ 镜像效应及其影响 ✓ 误差分析与测量不确定度的评定 ➢ 样品的磁中性化和安装 • 标准的使用
码 yard（yd＝3 ft＝91.44 cm） 12世纪：英国亨利一世的鼻尖到前伸手臂时中指尖的距离。
丈 ＝ 古代成年男子的身高，大丈夫。 尺 ＝ ……
故事：计量单位
• 量子（自然）基准（标准）： 现代阶段：量子
迄今为止，国际上已正式确立的量子基准有：
时间单位－秒基准： 微波段铯原子钟：Cs－133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所 对应的辐射的9 192 631 770个周期的持续时间。 光频原子喷泉：激光冷却与原子囚禁
SI单位制
电磁学单位制的历史
• MKSA单位制的采用
1950 年 7 月 IEC大 会采 用 Heaviside 的有理化 单位制 ， 引入 Ampere作为第四个基本单位（电流），即MKSA单位制。
• SI单位制（新的国际单位制）的建立
1954年第十届国际计量大会 (CGPM)采用有理化单位制；1960 年 10 月 的 第 十 一 届 CGPM ， 引 入 Kelvin （ 热 力 学 温 度 ） 和 candela（发光强度）；1971年引入Mole（物质的量），至此新 的国际单位制全部建立起来，为了与1893年的第一个国际单位 制相区别，用SI来表示现在的国际单位制。
磁尺位置检测位置PPT课件
第14页/共52页
磁尺位置检测装置
二、磁尺的概念及介绍
概
也叫磁栅，是一种高精度的位置检测装置，可用于检测长度和角
念： 度。
•价格低于光栅、制作简单、复制方便；
磁 •测量范围宽（从几十毫米到数十米）、不需接长； 栅 •易安装和调整、抗干扰能力强。 优 点
第15页/共52页
磁尺位置检测装置
在油污和粉尘较多的工作环境下使用具有较好的稳定性。 磁尺是近年来发展起来的新型检测元件，与其他类型的检测元件相比，具有 精度高安装调试方便，以及对适用条件要求较低等一系列优点，因而在大型机床 的数字检测中，自动化机床的自动控制以及轧压机的定位控制等方面得到广泛的 应用。
定义和 组成
旋转变 压器
工作原 理
应用
是一种控制用的微电机，将机械 转角变换成与该转角成某一函数 关系的电信号。由定子和转子组 成。
在定子上加励磁电压，通过电磁 耦合，转子绕组产生感应电动势。
测量角度差、利 用旋转变压器求 反三角函数。
第1页/共52页
磁尺位置检测装置
磁的基础知识
磁栅式传感器的组成和分类
变化的磁场可以在线圈中感应出电
流，这就是发电机和麦克风的基本原理。
第11页/共52页
磁的各种物理效应 磁场电效应
对通以电流的铁磁体再施加磁场，铁磁体中的电位差发生变化，这种现
象称为磁场电效应。其中具有代表性的有磁电阻效应和霍尔 效应。
磁光效应 磁性物质在外磁场作用下或磁状态变化时，对在该物质中传播或发射（
第16页/共52页
大尺寸磁栅尺外形图
第17页/共52页
三、磁尺的组成 1．磁尺的结构 磁尺是由磁性标尺、磁头、检测电路组成。
第18页/共52页
磁尺位置检测装置
二、磁尺的概念及介绍
概
也叫磁栅，是一种高精度的位置检测装置，可用于检测长度和角
念： 度。
•价格低于光栅、制作简单、复制方便；
磁 •测量范围宽（从几十毫米到数十米）、不需接长； 栅 •易安装和调整、抗干扰能力强。 优 点
第15页/共52页
磁尺位置检测装置
在油污和粉尘较多的工作环境下使用具有较好的稳定性。 磁尺是近年来发展起来的新型检测元件，与其他类型的检测元件相比，具有 精度高安装调试方便，以及对适用条件要求较低等一系列优点，因而在大型机床 的数字检测中，自动化机床的自动控制以及轧压机的定位控制等方面得到广泛的 应用。
定义和 组成
旋转变 压器
工作原 理
应用
是一种控制用的微电机，将机械 转角变换成与该转角成某一函数 关系的电信号。由定子和转子组 成。
在定子上加励磁电压，通过电磁 耦合，转子绕组产生感应电动势。
测量角度差、利 用旋转变压器求 反三角函数。
第1页/共52页
磁尺位置检测装置
磁的基础知识
磁栅式传感器的组成和分类
变化的磁场可以在线圈中感应出电
流，这就是发电机和麦克风的基本原理。
第11页/共52页
磁的各种物理效应 磁场电效应
对通以电流的铁磁体再施加磁场，铁磁体中的电位差发生变化，这种现
象称为磁场电效应。其中具有代表性的有磁电阻效应和霍尔 效应。
磁光效应 磁性物质在外磁场作用下或磁状态变化时，对在该物质中传播或发射（
第16页/共52页
大尺寸磁栅尺外形图
第17页/共52页
三、磁尺的组成 1．磁尺的结构 磁尺是由磁性标尺、磁头、检测电路组成。
第18页/共52页
第三章-磁粉检测PPT课件
.
5
3.1.1 磁粉检测的物理基础
(5)磁介质 能影响磁场的物质称为磁介质。 (1)高导磁性 能在外加磁场中强烈地磁化，产生非常强的附加磁 场，它的磁导率很高，相对磁导率可达数百甚至数千。 (2)磁饱和性 铁磁性材料由于磁化所产生的附加磁场，不会随外 加磁场增加而无限地增加，外加磁场达到一定程度后，全部磁畴 (铁磁物质中的电子自旋磁矩在一个小范围内取得一致的排列方向， 形成一个个自发磁化区，这种自发磁化区称为磁畴)的方向都与外 加磁场的方向一致，磁感应强度B不再增加，呈现磁饱和性。 (3)磁滞性 当外加磁场的方向发生变化时，磁感应强度的变化滞 后于磁场强度的变化。
.
39
3.4 磁粉检测应用实例
3.4.1 3.4.2 3.4.3
磁粉检测作业指导书 典型工件的磁粉检测 检测报告
.
40
3.4.1 磁粉检测作业指导书
表3-4 磁粉检测作业指导书示例
.
41
3.4.1 磁粉检测作业指导书
表3-4 磁粉检测作业指导书示例
.
42
3.4.2 典型工件的磁粉检测
表3-5 特种设备磁粉检测工艺卡
.
6
3.1.1 磁粉检测的物理基础
3.通电导体产生的磁场
图3-3 磁滞回线
.
7
4.漏磁场
3.1.1 磁粉检测的物理基础
图3-4 漏磁场的产生
.
8
3.1.1 磁粉检测的物理基础
1)外加磁场强度和工件材料磁导性的影响。 2)缺陷方向的影响。 3)缺陷埋藏深度的影响。 4)缺陷的尺寸和形状的影响。 5)磁化方向的影响。 6)钢材表面覆盖层的影响。 7)工件的形状，所采用的磁化电流的种类(交流电、直流电或整流 电)的影响。 5.退磁场 6.磁场图3-18 固定式磁粉检测机
焊接检验单元六 磁检测-PPT课件
（二） 直流电
直流电是磁粉检测中应用最早的磁化电流，它的大小和方向都不变，用符号DC表示。
1．优点 １） 磁场渗入深度大。 ２） 剩磁稳定，剩磁能有力地吸住磁粉，便于磁痕评定。 ３） 适用于镀铬层下裂纹的检验、闪光电弧焊中的近表面裂纹和焊接件根部的 未焊透与未熔合的检验。 2．缺点 １） 退磁磁场大，退磁最困难。 ２） 不适用于干法检验。 ３） 工序间要退磁。
图6-20 复合磁化中合成磁场的变化
4．交叉磁轭磁化法
图6-21 交叉磁轭法
三、磁化方法的选择
6.3 磁粉检测设备和器材
一、磁粉检测的设备
（一） 磁粉检测设备分类 1．固定式设备 2．移动式设备 3．便携式设备
（二） 磁粉检测设备型号
第 １ 部分——Ｃ，代表磁粉探伤机。 第 ２ 部分——字母，代表磁粉探伤机的磁化方式。 第 ３ 部分——字母，代表磁粉探伤机的结构形式。 第 ４ 部分——数字或字母，代表磁粉探伤机的最大磁化电流或探头形式。
（三） 整流电 1．单相半波整流电
优点：具有直流的渗入性和交流的脉动性 剩磁稳定 有利于磁粉的迁移 能提供较高的灵敏度和对比度
缺点：退磁困难 检测深度不如三相全波整流电和直流电
2．三相全波整流电
（四） 冲击电流
优点：具有很大的渗透性和很小的脉动性 剩磁稳定 设备需要输入的功率小
缺点：退磁困难 变截面工件磁化不均匀 不适用于干法检验。 周向和纵向磁化的工序之间一般要退磁。
三、磁力检测原理及方法
（一） 磁力检测原理 （二） 磁力检测方法分类
1．磁粉检测
图6-4 缺陷附近的磁通分布
图6-5 表面缺陷上的磁粉聚集
2．检测元件检测 （１） 录磁法
图6-6 录磁法检测示意图
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
磁性测量
21
• 磁性测量: 传统 仪 器
信号传输
信号处理
与天斗 其乐无穷
信号存储
与地斗 其乐无穷
磁性测量
22
• 磁性测量：虚拟 仪 器（VI）
ROMM礟ath DICSAPONLNDATYROLPROCE礟SSMOERMBOU48SR8YPORT
CAon/DdDit/iADonI/TiTOniIgm/Oing
标准、规程 原理、方法
量值溯源 量具检定
磁性
3
• 磁性的起源：原子固有磁矩
原子核 电荷：＋e 自旋： 1 磁矩： N
未成对电子
电子 电荷：－e 自旋： ½ 磁矩： 自旋磁矩＋轨道磁矩
原子磁矩 ＝电子磁矩＋原子核磁矩
Pauli不相容原理＋Hund 法则
磁性
4
• 磁有序的起源：交换相互作用
量
全子
磁性测量概论
（共 50 页）
• 磁性 • 磁性测量
1
磁性测量概论
目 的
• 希望 澄清一些磁学计量概念 • 帮助 了解数据的来源
• 全面 掌握数据的测量方法
• 促进 研究磁性的测量理论与测量技术
2
磁性测量概论
计量 Metrology
能够测量什么量 ？ 怎么测量这些量 ？ 如何保证正确性 ？
现有能力 潜在能力
磁性测量
18
• 磁性测量: 传统 仪 器
被测量
测量量具
均匀
非均匀
稳恒磁场 磁场传感器
Hall片、双线圈
磁 交变磁场 （Hall片、单线圈） Hall片、多线圈
通 杂散磁场 磁 场 传 感 器、磁 通 量 具、磁通门
磁矩
各类磁强计
磁性测量
19
• 磁性测量: 传统 仪 器
信号发生 信号变换
空间变化 振动样品、提拉样品、冲击法、SQUID磁强计 电磁感应
发光光谱 光反射模式 光透射模式
光子散射
Zeeman效应
Kerr效应 Faraday效应 Cotton－Mouton效应 磁双折射效应 磁圆振二向色性 磁线振二向色性
极向Kerr效应 纵向Kerr效应 横向Kerr效应
磁致激发光散射（磁振子－光子散射） 回旋共振（载流子、离子）
磁性测量
13
• 物理效应之三：磁－力（声）
磁性测量
7
• 磁性测量的现状
一、直接测量原子的磁矩
原子核磁矩？
真正测量单原子：磁圆（线）振二向色性
中子散射 ？
Mössbauer谱 ？
二、间接测量原子的磁矩
间接测量单原子：假设、计算
统计平均：总体平均 再谈
磁性测量
8
• 磁性测量原则
粒子 光
盘点我们的本事 人
各
磁
物质
种
谱
电
力、声
热
磁性测量
9
• 磁性测量原理
间接测量－直接测量
电磁感应原理 宏观物理效应 微观物理效应 磁共振效应
磁通测量 磁矩测量 磁场测量
磁性测量
10
• 电磁感应原理
磁通量
面积
A
SBdS
DE0B
t
B0
Hj0
D
t
L E dL dd Btd dS tB dS
磁性测量
11
• 物理效应之一：磁－电 磁场中的电输运
磁 场－载 流 子 自旋相关电子散射
核铁磁性
有
反铁磁性
非共线 反铁磁性
散反铁 磁性
超反铁 磁性
混磁性
序
亚铁磁性
非共线 亚铁磁性
散亚铁 磁性
－－
？
超 顺磁性
核反铁 磁性 核亚铁 磁性
－－
磁性
6
• 物体的磁性（表观@内禀）
物理原理决定
制备工艺相关
尺寸效应（退磁因子） （天体基本粒子）
结晶状态 显微结构 杂质状态
Fe 或者 铁 Co 或者 钴
传统仪器
厂商定义功能
Temperature
Flow Pressure Alarm Conditions
Control Panel
STOP
Conditioning
DISP LAY
CO AN NTDRO礟L
A/D TI/O
磁力效应 磁致伸缩 旋磁效应
压磁效应 线性效应
圆周效应 体效应
横向Joule效应
Guillemin效应
Brackett效应
Joule效应
Einstein－de Hass效应
Barrett效应
Wiedemann效应 扭矩减小效应
磁秤（常用的有7种）
劲度系数效应
扭矩效应
转矩
交变梯度磁强计
磁声效应
磁振子－声子相互作用
磁性测量
14
• 物理效应之四：磁－热
磁致温差效应
磁热效应
磁卡效应
磁性测量
15
• 物理效应之五：磁－磁
磁结构确定
中子散射（衍射）
磁畴观测 磁振子相互作用
Lorentz力 杂散磁场效应
Bitter（粉纹）法
磁场敏感器件
磁力（MF）显微法
磁性测量
16
• 磁相关共振
回旋共振 Landau能级
自旋共振 Zeeman能级
时间变化 动态磁性测量仪、永磁材料测试仪
光
SMOKE、磁圆（线）振二向色性
物理效应
电
交、直流电输运
力
磁转矩、磁秤、交变梯度磁强计
磁共振
稳恒磁场 微波磁场
ESR、FMR、AFMR、NMR、Mössbauer谱 回旋共振
磁性测量
20
• 磁性测量: 传统 仪 器
信号采集
信号采集方法
探测线圈
悬丝扭矩、杠杆失衡 梯度线圈、压电晶体电压 极化光偏振方向、检偏器 电阻应变片应变、激光行程
回旋共振（载流子、离子）
电子顺磁共振（EPR） 电子自旋共振（ESR） 铁磁共振（FMR） 亚铁磁共振（FiMR） 反铁磁共振（AFMR） 核磁共振（NMR） Mössbauer效应
ห้องสมุดไป่ตู้
－SR
磁性测量
• 磁性测量: 技 术
信
信
信
信
信
号
号
号
号
号
发
变
采
传
存
生
换
集
输
储
17
信 号 处 理
电信号 光信号
模拟技术 数字技术
（微波）能量吸收
仪器设备
振动样品磁强计 提拉样品磁强计 SQUID磁强计
冲击法 转矩仪、磁秤 交变梯度磁强计
SMOKE 磁致伸缩仪 各类共振仪器
信号放大方法
锁相放大器 积分放大器 SQUID放大器 光电检流计 光敏电阻、压电晶体 压电晶体、前置放大器 光电变换器、前置放大器 电阻应变器、前置放大器 各种RF放大器
Hall效应
经典Hall效应 量子Hall效应
Shubnikov－de Haas效应 一般磁致电阻效应（OMR） 回旋共振（载流子、离子）
分数Hall效应 整数Hall效应
各项异性磁致电阻效应（AMR） 巨磁致电阻效应（GMR） 超大磁致电阻效应（CMR） 磁致隧道效应(TMR)
磁性测量
12
• 物理效应之二：磁－光
同力 粒学
间接
无交换相互作用
子效 应
直接 交换相互作用
超
磁性
5
• 物质的磁性（内禀）
电 晶态系统 共线 非共线
子磁
非晶态 系统
性
磁微粒 系统
磁稀释 系统
原子核 磁性
磁无序
抗磁性 顺磁性
抗磁性 顺磁性
－－ 顺磁性
－－ 顺磁性
核抗磁性 核顺磁性 （核磁性）
磁
铁磁性
非共线 铁磁性
散铁磁性
超铁磁性
自旋玻璃 （玻磁性）