磁参数的测量

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第九章 磁参数的测量
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应尽量满足的条件－灵敏度
1. 脉冲电流冲击完毕之后，电流计线圈开始转动： 电流计线圈的转动惯量越大，越满足此条件。
2. 检流计处于临界阻尼状态； 检流计比较慢地达到最大读数，很快降为零。
3. 被测磁通应尽量为瞬时变化： 非瞬时变化引入很大的误差。
4. 线圈的自由振荡周期要远大于磁通变化的时间 一般在10倍以上。
5. 需要测定冲击检流计的冲击常数CΦ 使用互感系数M已知的互感线圈。
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冲击检流计法
优点
1、可以开路、闭路测量； 2、仪器设备简单。
闭路：磁路闭合 开路：磁路不闭合
将原子核置于外加磁场中，若原子核磁矩与 外加磁场方向不同，则原子核磁矩会绕外磁场方 向旋转，这一现象类似陀螺在旋转过程中转动轴 的摆动，称为进动。
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进动具有能量也具有一定的频率。原子核进动 的频率由外加磁场的强度和原子核本身的性质决定， 也就是说，对于某一特定原子，在一定强度的的外 加磁场中，其原子核自旋进动的频率是固定不变的。 原子核发生进动的能量与磁场、原子核磁矩、以及 磁矩与磁场的夹角相关，根据量子力学原理，原子 核磁矩与外加磁场之间的夹角并不是连续分布的， 而是由原子核的磁量子数决定的，原子核磁矩的方 向只能在这些磁量子数之间跳跃，而不能平滑的变 化，这样就形成了一系列的能级。
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当原子核在外加磁场中接受其他来源的能量 输入后，就会发生能级跃迁，也就是原子核磁矩 与外加磁场的夹角会发生变化。这种能级跃迁是 获取核磁共振信号的基础。为了让原子核自旋的 进动发生能级跃迁，需要为原子核提供跃迁所需 要的能量，这一能量通常是通过外加射频场来提 供的。根据物理学原理当外加射频场的频率与原 子核自旋进动的频率相同的时候，射频场的能量 才能够有效地被原子核吸收，为能级跃迁提供助 力。因此某种特定的原子核，在给定的外加磁场 中，只吸收某一特定频率射频场提供的能量，这 样就形成了一个核磁共振信号。
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地球磁场“导演”的极光（加拿大育空地
区）
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磁阻式电子罗盘
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磁敏电阻IC及其应用
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线性磁阻位置传感器
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磁敏电阻的应用
根据铁磁 物体对地磁的 扰动，可检测 车辆的存在， 可用于包括自 动开门，路况 监测，停车场 检测，车辆位 置监测，红绿 灯控制等。
验钞笔顺着纸币上的 磁性防伪线扫描
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四、核磁共振法
核磁共振的基本原理
分子的磁性质
原子核
带正电荷的粒子
磁圆（线）振二向色谱仪
回旋共振、自旋共振 (铁磁共振仪、亚铁磁共振仪、反铁磁共振仪、 电子自旋共振仪、核磁共振仪、Mössbauer 谱仪)
中子散射装置、磁力显微镜
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电磁感应法
电动势
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线圈旋转
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二、磁敏传感器
磁敏电阻：半导体材料的电阻率随磁场强度的 增强而变大，这种现象称为磁阻效应，利用磁阻效 应制成的元件称为磁敏电阻。
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磁敏电阻的应用
磁敏电阻可用于 测量地球磁场的方向 及强度的变化。
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指南针只能指示 地球磁场的方向。
N
S
缺点
1、积分式数据采集：零漂移；
2、要求使用具有特定形状的样品；
3、灵敏度较低。
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等截面积（常数） 11
冲击检流计使用
Βιβλιοθήκη Baidu
教学演示实验：电磁感应定律
• 工业：发电机 • 工业：磁体的磁性能测量
迴线仪：永磁材料的永磁性能检测
美国KJS公司
HG－500
中国计量科学研究院
德国Magnet－Physik公司
当它的质量数和原子序数有一个是奇数时，
它就和电子一样有自旋运动。
11H， 136C，199F 和 3115P 有自旋现象
126C 和 168O 没有自旋现象
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自旋的核有循环的电流，会产生磁场，形成 磁矩。这一磁矩的方向与原子核的自旋方向相同， 大小与原子核的自旋角动量成正比。
磁矩 ，具有方向性，是一个矢量
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磁性信号的测量仪器
电磁感应 Faraday效应
磁－力效应 磁－光效应
共振效应 磁－磁作用
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冲击法
振动样品磁强计VSM
提拉样品磁强计ESM
超导量子(SQUID)磁强计
磁转矩仪、磁天平
交变梯度磁强计AGFM
Kerr效应、Faraday效应
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磁场的产生
磁场强度分布
地
磁
生物
场
磁场
永磁体 电磁铁
亥姆霍 兹线圈
超导 磁体
脉冲磁场
天体 磁场
10-16 10-13 10-10 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 102 103 (Tesla)
8x10-14 8x10-11 8x10-8 8x10-2 8x10-1 8x100 8x101 8x102 8x103 8x104 8x105 (kA/m)
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NIM－2000系列
Permagraph系列12
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霍尔高斯计
霍尔元件
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霍尔传感器用于测量磁场强度
测量铁心 气隙的B值
霍尔元件
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利用磁敏电阻制作小型探矿仪 （磁力仪）
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磁力 探矿仪 的使用
磁敏电阻 （聚四氟乙烯
封装）
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磁敏电阻小型探矿仪
上海直川信息技术有限公司研制
的磁阻探矿仪及数据统计曲线图
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磁阻IC用于转速测量
磁力线集中 磁力线分散
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磁阻IC用于笔式验钞器