《磁参数的测量》PPT课件.ppt

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1、磁场的产生n磁场强度分布生物磁场天体磁场地磁场永磁体电磁铁亥姆霍兹线圈超导磁体脉冲磁场第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/20231第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/20232磁性信号的测量仪器中子散射装置、磁力显微镜磁磁作用回旋共振、自旋共振(铁磁共振仪、亚铁磁共振仪、反铁磁共振仪、电子自旋共振仪、核磁共振仪、Mssbauer 谱仪)共振效应磁光效应磁力效应冲击法振动样品磁强计VSM提拉样品磁强计ESM超导量子(SQUID)磁强计电磁感应Faraday效应Kerr效应、Faraday效应磁圆（线）振二向色谱仪磁转矩仪、磁天平交变梯度磁强计AGFM1/12/20233

2、第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量电磁感应法电磁感应法电动势电动势1/12/20234第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量线线圈圈旋旋转转1/12/20235第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/20236第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/20237第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/20238第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/20239应尽量满足的条件灵敏度应尽量满足的条件灵敏度1.脉冲电流冲击完毕之后，电流计线圈开始转动：电流计线圈的转动惯量越大，越满足此条件。2.检流计处于临界阻尼状态；检流计比较慢地达到最大读数，很快降为零。3.被

3、测磁通应尽量为瞬时变化：非瞬时变化引入很大的误差。4.线圈的自由振荡周期要远大于磁通变化的时间 一般在10倍以上。5.需要测定冲击检流计的冲击常数C 使用互感系数M已知的互感线圈。1/12/202310优点 1、可以开路、闭路测量；2、仪器设备简单。闭路：磁路闭合开路：磁路不闭合NS缺点 1、积分式数据采集：零漂移；2、要求使用具有特定形状的样品；3、灵敏度较低。等截面积（常数）冲击检流计法冲击检流计法1/12/202311冲击检流计使用n教学演示实验：电磁感应定律工业：发电机工业：磁体的磁性能测量迴线仪：永磁材料的永磁性能检测美国KJS公司中国计量科学研究院德国MagnetPhysik公司N

4、IM2000系列Permagraph系列HG5001/12/202312第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202313第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202314第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202315霍尔高斯计霍尔高斯计 霍尔元件霍尔元件1/12/202316霍尔传感器用于测量磁场强度霍尔传感器用于测量磁场强度 霍尔元件霍尔元件测量铁心测量铁心 气隙的气隙的B值值1/12/202317二、磁敏传感器二、磁敏传感器 磁敏电阻：半导体材料的电阻率随磁场强度的磁敏电阻：半导体材料的电阻率随磁场强度的增强而变大，这种现象称为磁阻效应，利用磁阻效增强而

5、变大，这种现象称为磁阻效应，利用磁阻效应制成的元件称为磁敏电阻。应制成的元件称为磁敏电阻。1/12/202318第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202320磁敏电阻的应用磁敏电阻的应用 磁敏电阻可用于磁敏电阻可用于测量地球磁场的方向测量地球磁场的方向及强度的变化。及强度的变化。指南针只能指示指南针只能指示地球磁场的方向。地球磁场的方向。1/12/202321地球磁场地球磁场“导演导演”的的极光极光（加拿大育空地（加拿大育空地区）区）1/12/202322磁阻式电子罗盘磁阻式电子罗盘 1/12/202323磁敏电阻磁敏电阻IC及其应用及其应用 线性磁阻位置传感器线性磁阻位置传感器

6、1/12/202324磁敏电阻的应用磁敏电阻的应用 根据铁磁根据铁磁物体对地磁的物体对地磁的扰动，可检测扰动，可检测车辆的存在，车辆的存在，可用于包括自可用于包括自动开门，路况动开门，路况监测，停车场监测，停车场检测，车辆位检测，车辆位置监测，红绿置监测，红绿灯控制等。灯控制等。1/12/202325利用磁敏电阻制作小型探矿仪利用磁敏电阻制作小型探矿仪（磁力仪）（磁力仪）磁敏电阻磁敏电阻（聚四氟乙烯（聚四氟乙烯封装）封装）磁力磁力 探矿仪探矿仪的使用的使用1/12/202326磁敏电阻小型探矿仪磁敏电阻小型探矿仪 上海直川信息技术有限公司研制上海直川信息技术有限公司研制的磁阻探矿仪及数据统计曲

7、线图的磁阻探矿仪及数据统计曲线图1/12/202327磁阻磁阻IC用于转速测量用于转速测量 磁力线集中磁力线集中磁力线分散磁力线分散1/12/202328磁阻磁阻IC用于笔式验钞器用于笔式验钞器 验钞笔顺着纸币上的验钞笔顺着纸币上的磁性防伪线扫描磁性防伪线扫描 1/12/202329第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202330第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202331第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202332第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202333核磁共振的基本原理核磁共振的基本原理分子的磁性质分子的磁性质原子核原子核 带

8、正电荷的粒子带正电荷的粒子 当它的当它的质量数质量数和和原子序数原子序数有一个是有一个是奇奇数时，数时，它就和电子一样有自旋运动。它就和电子一样有自旋运动。11H，136C，199F 和和 3115P 有自旋现象有自旋现象126C 和和 168O 没有自旋现象没有自旋现象第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量四、核磁共振法四、核磁共振法1/12/202334磁矩磁矩 ，具有方向性，是一个矢量具有方向性，是一个矢量 自旋的核有循环的电流，会产生磁场，形成自旋的核有循环的电流，会产生磁场，形成磁矩。这一磁矩的方向与原子核的自旋方向相同，磁矩。这一磁矩的方向与原子核的自旋方向相同，大小与原子核的自旋

9、角动量成正比。大小与原子核的自旋角动量成正比。将原子核置于外加磁场中，若原子核磁矩与外将原子核置于外加磁场中，若原子核磁矩与外加磁场方向不同，则原子核磁矩会绕外磁场方向加磁场方向不同，则原子核磁矩会绕外磁场方向旋转，这一现象类似陀螺在旋转过程中转动轴的旋转，这一现象类似陀螺在旋转过程中转动轴的摆动，称为进动。摆动，称为进动。1/12/202335 进动具有能量也具有一定的频率。原子核进动进动具有能量也具有一定的频率。原子核进动的频率由外加磁场的强度和原子核本身的性质决定，的频率由外加磁场的强度和原子核本身的性质决定，也就是说，对于某一特定原子，在一定强度的的外也就是说，对于某一特定原子，在一定

10、强度的的外加磁场中，其原子核自旋进动的频率是固定不变的。加磁场中，其原子核自旋进动的频率是固定不变的。原子核发生进动的能量与磁场、原子核磁矩、以及原子核发生进动的能量与磁场、原子核磁矩、以及磁矩与磁场的夹角相关，根据量子力学原理，原子磁矩与磁场的夹角相关，根据量子力学原理，原子核磁矩与外加磁场之间的夹角并不是连续分布的，核磁矩与外加磁场之间的夹角并不是连续分布的，而是由原子核的磁量子数决定的，原子核磁矩的方而是由原子核的磁量子数决定的，原子核磁矩的方向只能在这些磁量子数之间跳跃，而不能平滑的变向只能在这些磁量子数之间跳跃，而不能平滑的变化，这样就形成了一系列的能级。化，这样就形成了一系列的能级

11、。1/12/202338 当原子核在外加磁场中接受其他来源的能量输当原子核在外加磁场中接受其他来源的能量输入后，就会发生能级跃迁，也就是原子核磁矩与外入后，就会发生能级跃迁，也就是原子核磁矩与外加磁场的夹角会发生变化。这种能级跃迁是获取核加磁场的夹角会发生变化。这种能级跃迁是获取核磁共振信号的基础。为了让原子核自旋的进动发生磁共振信号的基础。为了让原子核自旋的进动发生能级跃迁，需要为原子核提供跃迁所需要的能量，能级跃迁，需要为原子核提供跃迁所需要的能量，这一能量通常是通过外加射频场来提供的。根据物这一能量通常是通过外加射频场来提供的。根据物理学原理当外加射频场的频率与原子核自旋进动的理学原理当

12、外加射频场的频率与原子核自旋进动的频率相同的时候，射频场的能量才能够有效地被原频率相同的时候，射频场的能量才能够有效地被原子核吸收，为能级跃迁提供助力。因此某种特定的子核吸收，为能级跃迁提供助力。因此某种特定的原子核，在给定的外加磁场中，只吸收某一特定频原子核，在给定的外加磁场中，只吸收某一特定频率射频场提供的能量，这样就形成了一个核磁共振率射频场提供的能量，这样就形成了一个核磁共振信号。信号。1/12/202339第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202340第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202341第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202342第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202343第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202344第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202345第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202346第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202347第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202348第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202349第九章第九章 磁参数的测量磁参数的测量1/12/202350