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磁学计量单位的复现.docx

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文档介绍

文档介绍:磁学计量单位的复现
作为导出单位的磁学单位通常由磁学量的定义方程式来确定。主要涉及的磁学概念 有磁矩(包括由其生出的磁化强度、磁极化强度、比磁极强度、比磁极化强度等)、磁 感应强度、磁场强度(包括磁导率、磁化率等)和磁通等。
磁学单位量磁学计量单位的复现
作为导出单位的磁学单位通常由磁学量的定义方程式来确定。主要涉及的磁学概念 有磁矩(包括由其生出的磁化强度、磁极化强度、比磁极强度、比磁极化强度等)、磁 感应强度、磁场强度(包括磁导率、磁化率等)和磁通等。
磁学单位量值的确定是靠有关量的基准装置实现的,而复现磁学单位的实物称为磁 学量具。常用磁学量具有磁矩量具、磁通量具和标准测量线圈。
一、磁矩量具
磁矩量具分为两大类型:永磁体和载流线圈。
(一) 永磁体
永磁体一般以钻钢为材料,通常做成旋转椭球或圆柱形,其磁矩量值范围为 ~100Am2,不确定度为 %~%。
采用永磁体作磁矩量具时,体积小、不需要电源、使用方便;但是磁矩值不连续,而且 磁矩值随时间缓慢变化,受环境条件(温度、外磁场及机械振动)影响较大。
(二) 载流线圈
任意电流回路的磁矩为线圈内的电流与线圈总面积的乘积。即:
m = I KSW
式中:KSW——线圈的面积常数,也称为线圈的磁矩常数。
KSW可根据线圈尺寸计算得到,也可由实验方法确定。对于圆柱形线圈:
KSW = SW
式中:S一一绕组的平均截面积;
W——绕组匝数。
采用载流线圈作磁矩量具,要求在线圈外部产生的磁场足够均匀。由绕组尺寸计算 线圈磁矩常数的不确定度优于1X10-4O 二、磁场(磁感应强度)计量标准
(一)磁场基准
我国的磁场基准装置实际上就是用于绝对测量电流的强、弱场法测量质子旋磁比YP 的装置,因此分为强磁场基准和弱磁场基准两部分。它建立在基本物理常数及频率测量 的基础上,因此也属于量子基准。
强磁场基准由电磁铁系统和磁天平系统组成。磁场由双貌对称型电磁铁提供,磁场 均匀性为1x10-6,采用核磁共振稳场仪可使磁场稳定度达到10-7量级。载流矩形线圈 在磁场中受的力由特殊设计的磁天平系统来测量。我国强磁场基准的复现不确定度为 -6,磁场范围为 ~1T。
弱磁场基准采用线圈骨架为直径300mm的石英管,在线圈中心点复现磁场单位的标 准不确定度小于1x10-6,~1 mT。
(二) 磁场标准
我国的弱磁场标准由三米线圈系统、零场检测仪、稳流电源、电流测量装置、电流 测量装置、地磁自动补偿装置、标准测场仪等几部分组成
(三) (磁感应强度)量具
一切磁场现象的研究与应用均离不开磁场,产生磁场的物体被称为磁场源。如果磁 场(磁感应强度)的量值足够准确,则称为标准磁场;提供标准磁场的磁场源就称为磁 场(磁感应强度)量具。
磁场量具总是与测量仪器配套使用。它所产生的磁场必须有足够的稳定性和均匀性, 此外还应有相应的工作空间。
磁场(磁感应强度)量具同时也是磁化场(磁场强度)量具,主要有永磁体、磁场线圈 和电磁铁。不需要功率来维持其磁场的磁体称为永磁体,它常用剩磁较大的一类材料制 作,永磁体产生的磁场恒定,磁场稳定性好,携带和使用方便,但磁场均匀区不大。电 磁铁相当于一个带有空气间隙的铁芯线圈,当线圈中通过电流时,铁芯