CN107797081A - 一种间接测量磁场大小的系统与方法 - Google Patents

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邓娜
王启玉
何官送
张于峰
张啊文
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    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
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Abstract

本发明公开了一种间接测量磁场大小的系统与方法，本发明系统包括电子天平、导磁衔铁和磁铁支架台三部分，所述导磁衔铁设置于电子天平上面，所述磁铁支架台包括圆形底座，设置于圆形底座上的铁架，所述铁架通过螺丝旋钮连接载物架。本发明技术方案的提出实现了对磁场大小的间接测量，该系统构造简单，测量结构所需器材易于获取，制造成本低，操作简单，对使用者技能水平要求水平不高。适用于工业生产中磁场测量，检验磁场是否发生变化，尤其适用于永久磁铁剩磁变化及周围磁场的强弱情况的检验。

Description

一种间接测量磁场大小的系统与方法
技术领域
本发明属于磁场测量技术领域，特别涉及磁铁的磁场测量，具体为一种间接测量磁场大小及其变化的系统与方法。
背景技术
磁场测量是科研、教学和生产实践中常常遇到的问题，定量的掌握各类材料在磁场中的磁特性，对电工设备的设计、制造以及新材料的开发有着重要的意义。此外在生物学、医学、化学、地质学等领域，测量各种磁性物质的磁场特性极其重要，特别是掌握永久磁铁的磁场变化及其规律，对生产、科研等领域具有重要意义。
从测量的原理来看，磁场测量的方法可概括为以下几种：磁力法、电磁感应法、磁通门法、电磁效应法、磁共振法、超导效应法、磁光效应法等。其中磁力法是利用被测磁场中的磁化物体或通电线圈与被测磁场之间相互作用的机械力来测量磁场。电磁感应法是以电磁感应定律为基础的磁场测量方法。电磁效应法是利用金属或半导体中通过的电流在外磁场的作用下产生的电磁效应来测量磁场的一种方法。现有的磁场测量设备存在着测试仪器设备复杂，仪器测量价格昂贵等缺点，对仪器使用者有较高知识和技能水平要求。有时在生产，教学中往往对磁场测量精度要求不高，只是粗略的获得磁场大小及其变化情况，若使用精密的磁场测量仪器则会造成仪器的浪费。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种间接测量磁场大小的系统与方法，克服现有技术中磁场测量设备存在着测试仪器设备复杂，仪器测量价格昂贵等的问题。
本发明的技术方案是：一种间接测量磁场大小的系统，包括电子天平、导磁衔铁和磁铁支架台三部分，所述导磁衔铁设置于电子天平上面，所述磁铁支架台包括圆形底座，设置于圆形底座上的铁架，所述铁架通过螺丝旋钮连接载物架。
所述电子天平托盘表面为PVC材料。
一种间接测量磁场大小的方法，包括如下步骤：
(1)当电子天平上的导磁衔铁上部无磁场时，由于电子天平受到导磁衔铁重力作用，其显示屏自动显示其重量，记为m1；
(2)调整螺丝旋钮使载物架距导磁衔铁一定高度，记为h；
(3)当导磁衔铁受放置在载物架上的永久磁铁磁场影响时，导磁衔铁足够大，上部磁场在导磁衔铁的水平面中全部落入导磁衔铁中，由于受到磁场作用，导磁衔铁将会受到垂直向上的力，由力的平衡原理知，电子天平所受到的导磁衔铁的压力将会降低，其电子天平显示屏显示值将会减小，稳定后示数为m2；
(4)导磁衔铁2距载物架h处水平面所受力为(m1-m2)·g；
(5)导磁衔铁距载物架h处水平面磁场强度为μ为真空磁导率，μ＝4π×10-7H/m；S为导磁衔铁面积；式中m、S、B单位分别为kg、m2、T。
所述步骤(2)调整螺丝旋钮使载物架水平且位于导磁衔铁中心处。
本发明的有益效果为：本发明技术方案的提出实现了对磁场大小的间接测量，该系统构造简单，测量结构所需器材易于获取，制造成本低，操作简单，对使用者技能水平要求水平不高。适用于工业生产中磁场测量，检验磁场是否发生变化，尤其适用于永久磁铁剩磁变化及周围磁场的强弱情况的检验。
附图说明
图1是本发明间接测量磁场大小的系统结构示意图；
其中：1—铁架；2—导磁衔铁；3—电子天平；4—圆形底座；5—载物架；6—螺丝旋钮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明磁场测量系统包含三部分：电子天平3、导磁衔铁2和磁铁支架台,该装置基本结构如图1所示，导磁衔铁2设置于电子天平3上面，所述磁铁支架台包括圆形底座4，设置于圆形底座4上的铁架1，所述铁架1通过螺丝旋钮6连接载物架5。其中电子天平3托盘表面由PVC材料做成，不会受到磁场影响与干扰，称量范围为0～6kg，分辨率0.2g；托盘表面尺寸280×210mm，供电AC220V±10％，50Hz±1Hz，导磁衔铁2尺寸280(L)×210(W)×2(H)mm，材质为铁。铁架1高度300mm，载物架5半径R50mm。
系统与方法原理：当电子天平3上的导磁衔铁2上部无磁场时，由于电子天平3受到导磁衔铁2重力作用，其显示屏自动显示其重量，记为m1；调整螺丝旋钮6使载物架5距导磁衔铁2一定高度，记为h。当导磁衔铁2受放置在载物架5上的永久磁铁磁场影响时，导磁衔铁2足够大，上部磁场在导磁衔铁2的水平面中全部落入导磁衔铁中，由于受到磁场作用，导磁衔铁将会受到垂直向上的力，由力的平衡原理知，电子天平3所受到的导磁衔铁2的压力将会降低，其电子天平3显示屏显示值将会减小，稳定后示数为m2；则导磁衔铁2距载物架h处水平面所受力为(m1-m2)·g来表示，所受磁场强度为μ为真空磁导率，μ＝4π×10-7H/m；S为导磁衔铁面积；式中m、S、B单位分别为kg、m2、T。
本磁场测量系统具体实施方式如下：
(1)打开电子天平3并清零。将导磁衔铁2放置于电子天平3上读取示数，记为m1；
(2)保持电子天平3测量状态不变，调整圆形底座4和电子天平3相对位置，使其载物架5水平且位于导磁衔铁2中心处；
(3)将待测磁铁置于载物架5上。调节螺丝旋钮6使载物架5距离导磁衔铁高度一定，记为h，读取电子天平示数，记为m2；
(4)利用本磁场测量系统测得导磁衔铁2距载物架h处水平面所受力为(m1-m2)·g；
(5)导磁衔铁距载物架h处水平面磁场强度为μ为真空磁导率，μ＝4π×10-7H/m；S为导磁衔铁面积；式中m、S、B单位分别为kg、m2、T。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种间接测量磁场大小的系统，其特征在于，包括电子天平、导磁衔铁和磁铁支架台三部分，所述导磁衔铁设置于电子天平上面，所述磁铁支架台包括圆形底座，设置于圆形底座上的铁架，所述铁架通过螺丝旋钮连接载物架。
2.根据权利要求1所述间接测量磁场大小的系统，其特征在于，所述电子天平托盘表面为PVC材料。
3.一种间接测量磁场大小的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)当电子天平上的导磁衔铁上部无磁场时，由于电子天平受到导磁衔铁重力作用，其显示屏自动显示其重量，记为m1；
(2)调整螺丝旋钮使载物架距导磁衔铁一定高度，记为h；
(3)当导磁衔铁受放置在载物架上的永久磁铁磁场影响时，导磁衔铁足够大，上部磁场在导磁衔铁的水平面中全部落入导磁衔铁中，由于受到磁场作用，导磁衔铁将会受到垂直向上的力，由力的平衡原理知，电子天平所受到的导磁衔铁的压力将会降低，其电子天平显示屏显示值将会减小，稳定后示数为m2；
(4)利用该磁场测量系统测得导磁衔铁距载物架h处水平面所受力为(m1-m2)·g；
(5)导磁衔铁距载物架h处水平面磁场强度为μ为真空磁导率，μ＝4π×10-7H/m；S为导磁衔铁面积；式中m、S、B单位分别为kg、m2、T。
4.根据权利要求3所述间接测量磁场大小的方法，其特征在于，所述步骤(2)调整螺丝旋钮使载物架水平且位于导磁衔铁中心处。
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