CN208689812U - 质子旋进磁力仪测量原理演示实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种质子旋进磁力仪测量原理演示实验装置，包括线圈L、电磁铁、滑动变阻器RL、开关S1、开关S2和示波器，所述线圈L置于有机玻璃容器内，其一端通过所述开关S1连接至电源E1的正极，另一端连接至电源E1的负极；所述电磁铁一端通过电流表A和所述开关S2连接至电源E2的负极，另一端连接至所述滑动变阻器的一端；所述滑动变阻器的另一端通过所述开关S2连接至电源E2负极；所述示波器连接与所述线圈L的两端。通过该实验装置能够将质子旋进磁力仪的测量原理进行演示，使学生更好地了解和掌握旋进磁力仪的测量原理，教师教学也更直观，有利于达到教学目的。该实验装置结构简单，便于操作。

Description

质子旋进磁力仪测量原理演示实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种实验装置，尤其是涉及一种质子旋进磁力仪测量原理演示实验装置。

背景技术

磁力仪是测量磁场强度和方向的仪器的统称，测量地磁场强度的磁力仪可分为绝对磁力仪和相对磁力仪两类，主要用途是进行磁导异常数据采集以及测定岩石磁参数。

质子旋进磁力仪作为磁力仪中的一类，属于测量地磁场总强度的绝对磁力仪。其原理是强磁场使水或碳氢化合物中的质子极化，当强磁场突然去掉时，质子就以角速度ω绕地磁场旋进，ω为拉莫尔旋进频率，它与地磁场总强度T的关系为：

ω＝γ_pT (1)

其中γ_p＝2.6751965×10秒●特，为质子磁旋比。测定质子的旋进频率就能得到地磁场总强度，测量精度可达0.1纳特，且几秒钟即可完成一次测量。这种仪器不怕振动，稳定性好，故适于在船舶、气球、飞机和人造卫星等运载工具上使用。

在大学教学过程中，教师通过课本记载对学生进行质子旋进式磁力仪的结构以及测量原理进行讲解，但由于质子旋进式磁力仪集成度高，测量原理难以理解，故教师进行课本教学难以使学生更好地掌握质子旋进式磁力仪的测量原理，无法达到教学目的。

实用新型内容

为了解决现有教学过程中所存在的问题，本实用新型在此的目的在于提供一种能够对质子旋进磁力仪测试原理进行演示的实验装置，该装置能够使学生更好地掌握质子旋进磁力仪的测量原理，达到教学目的。

本实用新型所提供的质子旋进磁力仪测量原理演示实验装置包括线圈L、电磁铁、滑动变阻器RL、开关S1、开关S2和示波器，所述线圈L置于有机玻璃容器内，其一端通过所述开关S1连接至电源E1的正极，另一端连接至电源E1的负极；所述电磁铁一端通过电流表A和所述开关S2连接至电源E2的负极，另一端连接至所述滑动变阻器的一端；所述滑动变阻器的另一端通过所述开关S2连接至电源E2负极；所述示波器连接与所述线圈L的两端。

该演示装置由电流大小控制着电磁铁的工作状态，使电磁铁产生的磁场强度产生变化，并通过示波器测量到的正弦信号频率(周期的倒数)产生相应的变化，通过该正选信号频率以及结合公式(1)实现了得到磁场强度。由此可以验证，当地磁场强度产生变化时，示波器测量到的信号频率与地磁场强度成正比，通过测量信号频率就可以来确定地磁场的强度。通过该实验装置能够将质子旋进磁力仪的测量原理进行演示，使学生更好地了解和掌握旋进磁力仪的测量原理，教师教学也更直观，有利于达到教学目的。

进一步的，所述开关S1和所述开关S2为单刀单掷开关。便于操作且简化了实验装置的结构。

进一步的，所述电源E1和所述电源E2由至少两节干电池串联而成。

本实用新型的有益效果是：通过该实验装置能够将质子旋进磁力仪的测量原理进行演示，使学生更好地了解和掌握旋进磁力仪的测量原理，教师教学也更直观，有利于达到教学目的。该实验装置结构简单，便于操作。

附图说明

图1为本实用新型所提供的实验装置的电路原理图。

具体实施方式

在此结合附图和具体实施方式对本申请所要求保护的技术方案作进一步详细的介绍。

如图1所示，本实用新型所要求保护的是一种实验装置，该装置是用于演示质子旋进磁力仪测量原理，便于教师教学，也更利于学生了解和掌握质子旋进磁力仪的测量原理。

该实验装置包括了包括线圈L、电磁铁、滑动变阻器RL、开关S1、开关S2和示波器，线圈L置于有机玻璃容器内，其一端通过开关S1连接至电源E1的正极，另一端连接至电源E1的负极；电磁铁一端通过电流表A和开关S2连接至电源E2的负极，另一端连接至滑动变阻器的一端；滑动变阻器的另一端通过开关S2连接至电源E2负极；示波器连接与所述线圈L的两端。

其中，开关S1和开关S2为单刀单掷开关，也可以为单刀双掷开关。电源E1和电源E2可以由至少两节干电池串联而成，也可以是锂电池。

该实验装置的操作步骤如下：

1、闭合开关S2，使电磁铁通电，将电磁铁工作电流进行记录；

2、闭合开关S1，使线圈L通电，产生的电流由示波器进行显示；

3、当示波器示数稳定后，断开S1，使线圈L不通电，操作示波器捕捉正弦电压信号；

4、如电压信号捕捉状态较差，则重复2、3步骤反复捕捉直至信号状态正常；

5、记录正弦信号周期，使其与步骤1中所记录电流信号作为一组数据；

6、调整滑动变阻器RL以调整电磁铁工作状态；

7、重复步骤1-5操作过程，完成另一组数据的测量；完成不少于10组数据的测量并在计算机上完成周期与电流之间的关系确定。

通过示波器获得电流的正弦信号频率，并通过公式ω＝γ_pT，其中γ_p＝2.6751965×10秒●特，最终获得地磁场总强度T。

利用本实验装置既可以演示质子旋进磁力仪测量原理，又可以在使用质子旋进磁力仪遇到故障时可以对仪器进行故障判断并维修。

本实验装置使用地磁场验证频率与磁场强度关系时，由于地磁场在有限地域内变化范围较小且数值精度难以保证。本装置可以人为的控制电磁铁供电电流的大小，以达到控制模拟地磁场强度的目的，使磁场强度的变化范围远远大于有限地域内地磁场的变化，使频率与磁场强度之间的线性关系得到有力的验证。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.质子旋进磁力仪测量原理演示实验装置，其特征在于：该实验装置包括线圈L、电磁铁、滑动变阻器RL、开关S1、开关S2和示波器，所述线圈L置于有机玻璃容器内，其一端通过所述开关S1连接至电源E1的正极，另一端连接至电源E1的负极；所述电磁铁一端通过电流表A和所述开关S2连接至电源E2的负极，另一端连接至所述滑动变阻器的一端；所述滑动变阻器的另一端通过所述开关S2连接至电源E2负极；所述示波器连接与所述线圈L的两端。

2.根据权利要求1所述的质子旋进磁力仪测量原理演示实验装置，其特征在于：所述开关S1和所述开关S2为单刀单掷开关。

3.根据权利要求1或2所述的质子旋进磁力仪测量原理演示实验装置，其特征在于：所述电源E1和所述电源E2由至少两节干电池串联而成。