磁场测量方法的发展及应用

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1、2005年3月电工技术学报Vol.20No.3第20卷第3期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYMar.2005磁场测量方法的发展及应用潘启军马伟明赵治华康军（海军工程大学电力电子技术研究所武汉430033）摘要本文对国内外各种磁场测量方法进行了详细总结，并按磁场测量范围将磁场传感器分为低强度、中强度和高强度三类。分析比较了各类磁探测方法的原理、应用范围及其优缺点，为工程上选择合适的磁场传感器提供必要的指导。关键词：磁场传感器测量方法中图分类号：TM93DevelopmentandApplicationo

2、fMeasurementMethodforMagneticFieldPanQijunMaWeimingZhaozhihuaKangjun（NavalUniversityofEngineeringWuhan430033China）AbstractThispaperpresentsadetailedsum-upofvariousmagneticfieldmeasurementmethods.Magneticfieldsensorsaresortedintolow,mediumandhighintensitytypesintermsofdifferentme

3、asurementranges.Boththeprinciplesandmeritsofallkindsofmagneticsensorsareanalyzedandcomparedindetail.Onbalance,thepaperprovidesabeneficialandnecessaryguidancetoselectappropriatemagneticsensorsinengineeringapplication.Keywords：Magneticfield，sensors，measurementmethods1引言2低强度磁场传感器最早

4、的磁场探测器已有2000多年的历史，通过低强度磁场传感器多用于医学及军事领域，和感应地球磁场辨识方向或为舰船导航。随着现代科其他传感器相比，结构要笨重复杂且成本较高。由技的进步，磁场传感器的应用越来越广泛，磁场传于目标磁场比地磁场（0.5～0.6G）小得多，并且地感技术向着高灵敏度、高分辨率、小型化以及和电磁场的微弱变化均比低强度磁场传感器测量范围子设备兼容的方向发展。文献[1～4]等传感器专著大，因此在低强度磁场传感器的设计中必须充分考对各类传感器进行了论述，但关于磁场传感器的篇虑到这种影响。幅不多，介绍不全面。本文在广泛查阅国内外文献2.1超导测磁

5、的基础上，对磁场传感器进行了系统总结。从应用超导测磁方法是20世纪60年代中期利用超导的观点出发，根据磁场感应范围将磁场传感器分为技术发展起来的一种新型测磁方法。根据目前的仪−6三类：低强度磁场、中强度磁场及高强度磁场传感器设计，其灵敏度可高达7×10r，测程可从零到[5]数千高斯，能响应零到几兆甚至到1000MHz的快速器。低强度磁场传感器通常检测1μG以下的磁场；中强度磁场传感器通常检测1μG～10G磁场；高强磁场变化。度磁场传感器检测范围通常在10G以上。超导测磁方法是利用超导结的临界电流随磁场周期起伏的现象来测磁的。如图1所示，在超导结国家自然

6、科学基金委员会创新研究群体科学基金（50421703）、两端加上电源，电压表V无显示时电流表A显示的高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划基金（教育部人事司电流为超导电流，电压表开始有显示时电流表所显2001-182）和国防科技重点实验基金（51447020104）资助项目。收稿日期2004-05-09改稿日期2005-01-18示的电流为临界电流。当加入磁场后，临界电流将8电工技术学报2005年3月有周期性起伏，其极大值逐渐衰减，振荡的次数乘比例的电流。感应线圈的灵敏度依赖于铁心的磁导以磁通量子即透入超导结的磁通量。因为磁通与外率、线圈面积和匝数。为使

7、线圈工作，线圈必须处磁场成正比，求出磁通也就求出了磁场。若磁场有于变化的磁场中或在磁场中运动。感应线圈多用于变化，则磁通也变化，临界电流的振荡次数乘以磁邻近和距离探测。感应线圈磁力计不能探测静态或[5]通量子就可反映磁场变化的大小。这样，利用超导缓慢变化的磁场。结可测定磁场的大小及其变化。2.3核子自旋进动测磁在一定的磁场中，核子产生进动，其进动的频V率与该磁场的强度成正比，利用这一原理也可进行测磁。自旋核子磁矩绕外磁场的旋进运动相当于一超导体超导体个小磁铁绕外磁场并与外磁场保持固定角度的运超导结A动，显然这将使其周围的磁场发生周期性的变化，其变化频率

8、就是进动频率。如果放置一个固定线圈，图1超导隧道结则由于与此交链的磁通发生周期性的变化，在线圈