第4章 磁性测量技术

二、磁场强度及安培环路定律
1．磁场强度 磁场强度是为了便于分析磁场和电流的关系而引入的一个物理量， 它也是一个矢量，用H 表示。国际单位制单位是安培/米（A/m），电磁 单位制单位是奥斯特（Oe）。
1A/m 4π 103Oe 磁场强度与磁感应强度的关系： B

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4.1 磁性测量的基本知识
三、磁场的边界条件
两种物质分界面两侧磁感应强度的法线分量相等：
B1n B2n
两种物质分界面两侧磁场强度的切线分量相等：
H1t H 2t
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四、电磁感应
1．电磁感应定律安培环路定律
不论任何原因使回路的磁通发生变化时，回路中产生的感应电动势
为：
e N d

Q CQ m
Δ Cφm
N
NΔ RCQm
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（2）磁通冲击常数的测量
测量电路如图。利用S倒向使得一次侧电流改变方向，从而使磁场的
方向改变，以获得较大的磁通变化，
调节R1使 M 通过一次侧的电流为I，
A
则 M 的二次侧线圈交链的磁链为：
M
L
R3

B
Bs Br
Hc
0
Hs H
磁滞回线
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m
i
O
H
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六、空间磁场测量的常用方法
1. 感应法
感应法是测量交变磁场最常用的方法。将平面探测线圈置于被测磁
场中，线圈平面与磁场垂直，则在线圈内产生的感应电动势为：
e N d
dt
如果回路由N匝线圈组成，则：
e N dΦ d(NΦ)
dt
dt
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Φ BS cos
t
e N d NBS sin t
dt
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B
BS
O
HSBiblioteka Baidu
H
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dt
dt
N
d dt R

idt L
didt
0 dt
0
0 dt
Φ( )
i( )
N dΦ RQ L di
Φ(0)
i (0)

Q 0 idt
( )
RQ N d NΔ (0)
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4.1 磁性测量的基本知识
4.1 磁性测量的基本知识
B
外加磁场等于0时磁感应
Bm
强度和感应电动势的波形：
O
H
（a）铁芯磁特性；
Bm (a)
（b）励磁磁场H的交流三角波；
B H0
（c）磁感应强度B的对称三角波； O
H
（d）电动势e的对称方波；
H
H
(b)
B Bm O Bm
e
O
t (c)
T1
T2
t
T1 T2 (d)
dt 可在半周期内计算e的平均值，有
2N
Eav T
t1

T 2
d
dt


2N
t1 dt
T
m d
m
4Nfm
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可得：
m

Eav 4Nf
可以用整流式电压表测得的结果再除以正弦波的波形因数，即可得
到Eav。如果在整个线圈平面上磁场均匀，则：
磁性测量技术主要包括三个方面的内容： 1. 磁场和磁性材料的测量；(宏观) 2. 分析物质的磁结构，观察物质在磁场中的各种磁性效应；(微观) 3. 非磁量的磁测量。（边缘）
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一、磁感应强度和磁通
1．磁感应强度
磁感应强度是描述磁场性质和强弱的物理量，它是一个矢量，用B
而且可靠性强，所以目前仍被广泛采用。
（1）用冲击检流计测量磁通
B
将匝数为N、面积为S的测量线圈放在
被测磁场中，线圈平面与磁场垂直，测量
R
线圈与冲击检流计相连，如图所示。
G
L
R 为整个回路的电阻；L为整个回路的电感。
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e Ri L di dt
N d Ri L di
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当外加磁场不等于0时，铁心除了受交流磁场H作用外，还受直流磁
场H0作用。在交流磁场与直流磁场方向相同的半周期中，铁心提前进入 饱和区，滞后退出饱和区；在交流磁场与直流磁场方向相反的半周期，
铁心滞后进入饱和区，提前退出饱和区。因此，铁心中的磁感应强度B′
μ为磁介质的磁导率，单位是亨利/米（H/m），它的大小取决于磁介
质的性质，真空的磁导率为：
2．安培环路定律
0 = 4 π 1 0 -7
在磁场中，矢量沿任何闭合曲线的线积分，等于包围在闭合曲线内
各电流的代数和，称为安培环路定律，用公式表示为：
H dl I
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Bm
m
S

E av 4 N fS
Hm

Bm
0

Eav
4 NfS 0
当磁通为正弦波时有：
E

π 22
Eav
则：
B E 2πfNS
H
E
2πfNS 0
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E 2πfNS0H
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3. 冲击法
冲击法是测量直流磁场的古典方法，由于这种方法所用的设备简单
MI
当电流 从I变化到-I 时，有：
E S
R1
G R2
Δ MΔI NΔ
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NΔ Cφm MΔI
Cφ

MΔI m
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H0
N2
i1
N1
探头的结构
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表示，B 的大小表示该点磁场的强弱，磁场中某点的方向表示该磁场的
方向。国际单位制单位是韦伯/米(Wb/m2) ，电磁单位制单位是高斯(GS)。
1T=1Wb/m2 =104GS
2．磁通（量）
磁感应强度矢量沿一个面的面积分称为穿过面的磁通量。
S B dS
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第4章 磁性测量技术
4.1 磁性测量的基本知识 4.2 铁磁材料静态磁性的测量 4.3 铁磁材料动态磁性的测量
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4.1 磁性测量的基本知识
最早的磁场探测器已有2000多年的历史，通过感应地球磁场可以辨 识方向或为舰船导航。随着磁学和电学的发展，特别是磁学与电学之间 相互关联现象和规律的发现和应用，使磁性测量技术得到迅速的发展， 逐渐成为电磁测量技术的重要组成部分。