1、2025級(jí)研究生磁測(cè)量考試試題1.根據(jù)你的理解，請(qǐng)簡(jiǎn)述各種磁測(cè)量方法，并列出參考文獻(xiàn)。答：磁測(cè)量（Magnetic measurements）是物質(zhì)磁性及磁場(chǎng)的測(cè)量，主要指在一定磁場(chǎng)下對(duì)磁化強(qiáng)度及各種環(huán)境條件下磁性材料的有關(guān)磁學(xué)量的測(cè)量。磁測(cè)量包括對(duì)空間磁參量的測(cè)量和對(duì)磁性材料性質(zhì)的測(cè)量即磁性測(cè)量。磁測(cè)量的任務(wù)主要包括以下三個(gè)方面： 一、對(duì)空間磁場(chǎng)和磁性材料磁性能的測(cè)量； 二、分析物質(zhì)的磁結(jié)構(gòu)、觀察物質(zhì)在磁場(chǎng)中的各種效應(yīng)； 三、采用磁性測(cè)量原理測(cè)量其它物理量。但磁測(cè)量往往采用間接測(cè)量的方式，即所謂“非磁性的磁測(cè)量法”。主要依據(jù)的效應(yīng)是電磁感應(yīng)原理、磁電效應(yīng)、磁光效應(yīng)、磁力（聲）效應(yīng)、磁熱效應(yīng)、

2、磁磁效應(yīng)以及磁共振效應(yīng)。1）常用的磁場(chǎng)測(cè)量方法主要有：1. 磁力法：利用在被測(cè)量磁場(chǎng)中的磁化物體（磁針）或載流線圈與被測(cè)磁場(chǎng)之間相互作用的機(jī)械力（或力矩）來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的方法。一般包括采用電子電路的無(wú)定向磁強(qiáng)計(jì)；采用載流線圈的電動(dòng)法；還有一種利用磁致伸縮效應(yīng)的方法。2. 磁通門法：利用被測(cè)磁場(chǎng)中磁芯在交變磁場(chǎng)的飽和激勵(lì)下，其磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度的非線性關(guān)系來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)。主要用于測(cè)量恒定的或緩慢變化的弱磁場(chǎng)，在測(cè)量電路稍加變 磁通門磁強(qiáng)計(jì)探頭結(jié)構(gòu) 磁通門磁強(qiáng)計(jì)探頭的工作原理圖磁通門磁強(qiáng)計(jì)原理電路方框圖也可以測(cè)量交變磁場(chǎng)。3. 電磁感應(yīng)法：是以電磁感應(yīng)定律為原理的磁場(chǎng)測(cè)量方法。用電磁感應(yīng)法測(cè)量恒定磁場(chǎng)時(shí)，

3、可以通過(guò)探測(cè)圈的移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)來(lái)產(chǎn)生磁通變化。一般有沖擊法測(cè)恒定磁場(chǎng)；伏特表法測(cè)高頻磁場(chǎng)；電子磁通表法測(cè)恒定磁場(chǎng)、交變磁場(chǎng)或脈沖磁場(chǎng)和磁通；旋轉(zhuǎn)線圈法；振動(dòng)線圈法。4. 電磁效應(yīng)法：利用金屬或半導(dǎo)體中通過(guò)的電流在外磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生的電磁效應(yīng)來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的一種方法。一般包括霍爾效應(yīng)法；磁阻效應(yīng)法；磁敏晶體管法。5. 磁共振法：利用物質(zhì)量子狀態(tài)變化而精密測(cè)量磁場(chǎng)的一種方法，測(cè)量的磁場(chǎng)一般是均勻的恒定磁場(chǎng)。一般包括核磁共振法；流水式核磁共振法；電子順磁共振法；光泵法。6. 超導(dǎo)效應(yīng)法：利用弱耦合超導(dǎo)體中約瑟夫森效應(yīng)的原理測(cè)量磁場(chǎng)的一種方法。7. 磁光效應(yīng)法：利用磁場(chǎng)對(duì)光和介質(zhì)的相互作用而產(chǎn)生的磁光效

4、應(yīng)來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的一直方法?？捎糜跍y(cè)量恒定磁場(chǎng)、交變磁場(chǎng)和脈沖磁場(chǎng)。一般包括克爾效應(yīng)法。2）磁性測(cè)量方法 磁性測(cè)量的依據(jù)主要有電磁感應(yīng)原理、磁電效應(yīng)、磁光效應(yīng)、磁力（聲）效應(yīng)、磁熱效應(yīng)、磁磁效應(yīng)以及磁共振效應(yīng)。磁性測(cè)量方法主要有高斯計(jì)或特斯拉計(jì)測(cè)量外部磁場(chǎng)；沖擊法測(cè)材料的磁化曲線和磁滯回線；熱磁儀測(cè)磁化強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)變化；甩脫法測(cè)定矯頑力；利用磁天平測(cè)量磁化率、飽和磁距和居里溫度；利用磁通計(jì)測(cè)量材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度；振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量材料的磁化強(qiáng)度。 磁性測(cè)量的現(xiàn)狀有直接測(cè)量原子的磁距；間接測(cè)量原子的磁距等。參考文獻(xiàn)：1潘啟軍，馬偉明，趙志華，等.磁場(chǎng)測(cè)量方法的發(fā)展及應(yīng)用J.電工技術(shù)學(xué)報(bào),2005，（3）

5、：7-13.2姜智鵬，趙偉，屈凱峰.電測(cè)與儀表，2008，（4）:01-05.3李大明.磁場(chǎng)測(cè)量講座R.電測(cè)與儀表，1989，（10）:41-47.4李大明.磁場(chǎng)的測(cè)量M.北京，機(jī)械工業(yè)出版社,1993.2.長(zhǎng)直螺線管長(zhǎng)度1500mm，直徑120mm，雙層繞線，匝數(shù)2400匝，通以10A正弦交流電，請(qǐng)計(jì)算螺線管中心處磁場(chǎng)B0，并計(jì)算距離中心處50mm的磁場(chǎng)B50。答：對(duì)于任意有限長(zhǎng)直螺線管中，在空間任意一點(diǎn)P的磁場(chǎng)表達(dá)式可以表示為具體表達(dá)式為式子中n是單位長(zhǎng)度上的線圈匝數(shù)， P點(diǎn)距中心軸線的距離為，則有（雙層繞線），匝/米,， 在螺線管中心處有并帶入上式計(jì)算可得到綜上所述螺線管中心的磁場(chǎng)B50

6、=0.04T。距離中心處50mm的磁場(chǎng)B50，令并帶入磁場(chǎng)表達(dá)式可得到綜上所述距離線圈中心50mm處的磁場(chǎng)B50=0.0139T。3.請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)環(huán)形樣品的動(dòng)態(tài)磁特性測(cè)量實(shí)驗(yàn)。答：動(dòng)態(tài)磁特性的測(cè)量方法有很多種，例如：伏安法；互感器法；電阻法；電橋法；自動(dòng)測(cè)試記錄法等等。所謂動(dòng)態(tài)磁特性是指磁性材料在交變磁場(chǎng)中的磁性能。磁性材料在交變磁場(chǎng)中變現(xiàn)出的磁特性稱為交流磁化特性。與靜態(tài)磁特性不同。物質(zhì)的動(dòng)態(tài)磁特性不僅和物質(zhì)本身的磁性有關(guān)，還與勵(lì)磁電流的頻率、幅度、波形等因素有關(guān)。1) 電壓表-電流表法。其原理圖如下：在環(huán)狀試樣上均勻繞以匝磁化線圈以及匝測(cè)量線圈。經(jīng)過(guò)電流表A接到可調(diào)交流電源上，接到平均值電壓

7、表上。根據(jù)平均值電壓表的讀數(shù)、匝數(shù)、頻率f、試樣等效截面積S，可計(jì)算出試樣截面中的最大磁通密度，如用有效值電流表測(cè)磁化電流，則此時(shí)試樣的磁場(chǎng)強(qiáng)度，為磁路的有效長(zhǎng)度。由于是有效值，所以也是有效值。若想求得此時(shí)的最大磁場(chǎng)強(qiáng)度的數(shù)值，需用圖中互感和平均值電壓表的組合替代電流表。此時(shí)，是平均值電壓表的讀數(shù)。調(diào)節(jié)交流電源電壓，可獲得動(dòng)態(tài)磁特性曲線的全部數(shù)據(jù)。此種方法的誤差為。2 用虛擬儀器測(cè)量動(dòng)態(tài)磁化曲線電阻上的電壓為，則中的感應(yīng)電壓為：采樣測(cè)出，則可得到不同磁化電流下，采樣并計(jì)算：，采集數(shù)據(jù)最終得到動(dòng)態(tài)磁化曲線。3示波器法示波器法也是常用動(dòng)態(tài)磁特性測(cè)量的方法之一，可以測(cè)量磁滯回線的示波器稱“鐵磁示波器

8、”。用鐵磁示波器可以直接測(cè)量磁性材料的磁滯回線。根據(jù)示波器上磁滯回線的波形，還可以確定磁性材料的有關(guān)參數(shù)，其原理圖如下：圖中Rs是采樣電阻，由此取出的與磁化電流（即磁場(chǎng)強(qiáng)度）有關(guān)的信號(hào)，加到示波器的X軸上；取自測(cè)量線圈的磁通密度信號(hào)，經(jīng)積分器加到示波器的Y軸。此時(shí)，可在示波器的熒光屏上展示出材料試樣的動(dòng)態(tài)磁特性回線。此回線反映在材料中存在磁滯與渦流效應(yīng)時(shí)的磁特性。此種方法的測(cè)量誤差主要來(lái)自熒光屏上的讀數(shù)不夠準(zhǔn)確，誤差一般為±(7-10)%。4 ）用虛擬儀器測(cè)量動(dòng)態(tài)磁特性此方法最大的特色就是采用積分電路，其原理圖如下：根據(jù)電路原理可知：電阻上的電壓為，則在樣品次級(jí)線圈上的感應(yīng)電壓為經(jīng)過(guò)放大后有：、關(guān)系即為磁滯回線。5）電橋法：利用某些交流電橋線路可測(cè)量磁性材料的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率和鐵損。測(cè)量材料在聲頻下的復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率分量和，通常采用麥克斯韋電橋；測(cè)量鐵損通常采用修正海氏電橋。環(huán)狀試樣中繞以線圈接到橋路中，調(diào)節(jié)電橋使之平衡，由所測(cè)出的試樣線圈等效電感和等效電阻以及試樣線圈上的電壓，即可計(jì)算出復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率和鐵損。電橋法測(cè)量材料動(dòng)態(tài)磁特性的誤差為±(15)。另外采用電阻法也可以測(cè)量，其原理電路圖如下：用電阻法測(cè)量BH曲線的原理電路圖雖然動(dòng)態(tài)磁特性的測(cè)量方法很多，但遵循一些基本的原則才能準(zhǔn)確地測(cè)量出磁滯回線。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：1,、為了