无磁、弱磁材料磁性能的测量方法
无磁、弱磁材料磁性能的测量方法
工 业 技 术
丁 大 鹏
（ １ 、 哈 尔滨 电机 厂有限责任公 司计量测试 中心 ， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ４ ０ ２ 、 哈 尔滨电机厂有限责任公司大电机研 究所 ， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ４ ０ ）
定样本磁化率控制在 １ ０ ｒ ４ — １ ０ － ７ 之间 ， 无法用来测试 那些磁化率较明 所 谓 的无 磁 材料 ，具 体 的说 指 的是 那 种 不 具有 磁 性 的 材料 ， 像 显 的物 质 。 虽 然 振动 样 品磁 强 计 和古 依磁 天 平 在测 量 磁 导率 时 的精 是最 常 见 的铜 铝 等 。 而弱 磁 材料 ， 指 的 是那 种 磁性 非 常低 的材 料 。 在 确 性 差 不 多 ， 不 过 因 为前 者 可 以测 试 较 小 的样 品 ， 所 以它 更加 受 到 过去的时候 ， 当我们设计零件的时候 ， 非 常关注永磁型物质的性能， 人们 的青 睐 。 对于那些没有磁性的物质的性能却在很大程度上忽略了。 不过 由于 ２ ． ２测量 过 程 控制 与 数据 处 理 当前时期 ， 电子工艺不断发展 ， 此 时电子设备开始朝着小型化以及 我们都知道 ， 由于无磁类物质 的磁性非常弱 ， 所 以， 我们在测试 高 精 确性 方 向发 展 ， 这 时那 种 没有 磁 性 的 物 质 的性 能 对设 备 的特 性 的时候必须使用灵敏性较高 的设备 ， 而且测量 的时候也要认真处理 影 响 就变 得 非常 受 关 注 了 。 目前 很 多行 业 都 使 用 无 磁材 料 ， 比如 我 数 据 。使用 相 同 的设 备 测量 相 同 的样 品 ， 如果 数 据 处理 的不 一 样 的 们 国家 的 国防工 作 。潜 艇 中所 用 的系 列无 磁 不 锈 钢 ， 导航 系统 所 用 话 ， 最 终得 出的结 果 必然 是 完 全不 一 样 的 。 具 体来 讲 ， 我 们 在工 作 中 的铜 材 ， 铜漆 包线 、 铝材 、 钛合金 、 陶 瓷 等全 部 属 于 无磁 物 质 ， 这 些 物 必须 要 确保 样 品 磁 洁净 ， 禁 止 携 带各 种 杂 质 以 及灰 尘 。而且 要 确 保 质 的 磁导 率 等 特性 会 对设 备 的精 确 性等 产 生 非 常 明显 的影 响 。 通 过 设 备 的零 件 洁净 。 长 久 的开 展无 磁 材 料性 能 测试 工作 ，我们 发 现 了非 常 多 的问 题 ， 很 除此之外 ， 还要认真处理数据。假如使用 的是振动样 品磁强计 多的使用人都不熟悉此类物质的特性 ， 也不知道怎样检测它们 的性 的话 ， 在处理数据的时候 就要意识到退磁 因子会对最终的结果有很 能， 在选 择 以及 运 用 的 时 候 不 知道 怎 样 测 试 它 们 的 品 质 ， 最 终 的后 大 的 干扰 。如 果 使 用 的是 古依 天 平 的话 ， 在 使用 二 乘 法 计算 导 磁 率 果是使得设备不符合规定 ， 有的根本不能正常使用 ， 最终 只能再次 的 时候 ， 要 把 每 个 点 的 数 值放 大 到规 定 的区 间 ， 此 举 的 目的是 为 了 检查 ， 这 就 在无 形 之 中加 大 了材 料 的 浪 费率 ， 而 且 浪 费 时 间和 金 钱 。 降 低失 误 。 作者在这个前提之下 ， 具体分析 了无磁以及弱磁物质的性能测量工 ２ ． ３样 品制 备 作。 样 本 制 备工 作 在测 量 工 作 中 占据 的意 义 非 常重 大 。 它 影 响 到最 １测 量 方法 研 究 终 数 据 的精 准性 。不一 样 的 测量 措 施 ， 对 于样 本 的 制备 规 定 也是 完 文 章 讲 到 的磁 性 指 的是 无 磁 以及 无 磁 物 质 的磁 化 率 以及 剩 磁 全 不 一样 的 。 等数 值 ， 我 们 常使 用 磁 天 平 、 振 动 样 品 磁 强 计 和磁 通 门磁 强计 等 来 ２ ． ３ ． １古 依磁 天 平样 品制 备 测试 ， 它们 的 原理 并 非是 完 全一 样 的 。 结合古依天平测试理念我们知道 ，它对于样品有着严格规定 ， １ ． １磁 天平 的测 量原 理 具 体 来 说规 定 其应 该 是 截 面一 致 的杆 状 ，而 且 它 的长 度 要 足够 长 。 磁 天 平 的 基 本 原理 概括 来 说 就 是 通 过 非 均 匀 磁 场 作 用 在 磁 性 不 过在 具 体 的测 试 的 时候 ， 样 品 也 可 是 圆棒 或是 板 材 等 ， 女 果 使 用 物 质上 的力 的测 量 ， 以 此来 获 取 磁性 数 值 的 一种 措 施 。按 照测 量 措 的 是试 样管 的话 ， 还 可 以是 粉末 。一 般来 说 其 尺寸 要 保 持在 ｘ １ ５ ０左 施来区分的话 ， 它又可以分成古依法和法拉第法等 。 古依法测量原 右（ 单位 ： ｍ ｍ） ， 较之于别 的措施来看 ， 该 措施规定的样本尺寸要 明 理， 将 横 截 面 积 均 匀 的 长棒 状 样 品悬 挂 在 天 平 挂 钩上 ， 并放置在 由 显 的大 很 多 。 电磁 铁产 生 的磁 场 中 ，要 求样 品下 端 处 于 电磁 铁 两极 头 的 中心 点 ， ２ ． ３ ． ２ 振动 样 品磁 强 计样 品制 备 上 端 处 于在 磁 场零 点处 或 是 接 近零 点处 。 振 动 样 品磁 强计 对 于 样 品 的形 状 有着 严 苛 的规 定 ， 通 常 规定 其 １ ． ２ 振动 样 品磁 强计 的测 量 原理 为 圆形 或 是 片状 。而且 它 的重 量 也不 能 够 超过 ０ ． ２ ９ 。 振 动样 品 磁强 计 是基 于 电 磁感 应 原 理 制成 的仪 器 ， 其 有 两个 种 ２ ． ３ ． ３磁 通 门磁 强计 样 品 制备 类。 一 种是 被 磁 化的 样 品在 包 围它 的 测量 线 圈 中或 在 两个 串联 反接 此类措施对于物品的大小以及形状等没有严苛的规定 ， 不过 因 的线圈之间以某一频率作往复运动 ，将得到的感应 电动势积分 ， 输 为磁强计无法得知材料剩磁的具体精确数值 ， 所以我们 只可 以相对 出 与磁 通 量变 化成 正 比的 电压 。 第 二 种类 型的 振动 样 品磁 强 计 是采 来看 ， 为了保证精确性较高 ， 我们一般规定被测试 的物 品最好是 和 用小 样 品 在探 测线 圈之 间做 小 振 幅 振动 ， 这 时 样 品 可 视 为一 个 磁矩 样 品 的 大小 以及形 态 等相 同 。 为 ｍ 的磁偶 极 子 ，探 测 线 圈感 应 由于 样 品振 动 而带 来 的 磁 偶 极 子 ３ 结束 语 场 的变 化 ， 可 以推 出线 圈 的感应 电势 与样 品 的磁 化 强 度成 正 比日 。 当前 时期 ， 无 磁 以及 弱磁 物质 已经 被大 量 的应 用 到我 们 国家 的 １ ． ３磁 通 门磁 强 计 的测 量原 理 经济 建 设 工作 之 中 ， 比如 国防 方 面 以及 精 确 性设 备 的制 作方 面 。对 磁 通 门磁 强 计是 一 种 弱磁 测 量 仪 器 ， 它是 一 种 以铁磁 材 料 在 恒 于很 多 意义 重 大 的 设 备 来 讲 ， 为 了降 低 它 们被 发现 的概 率 ， 我 们 在 磁场和交变磁场 同时作用下的非线性物质为基础的 ， 利用电磁感应 制造的时候多是使用无磁性的物质 ， 比如潜艇就是使用钛合金。在 定 律 而制 成 的仪 器 。 其 灵敏 性 非 常高 ， 不 过在 使 用 的 时候 要借 助 屏 越 来 越 向小 型化 、 高精 度 化 、 高 稳 定性 发 展 的 电子 设 备 中所 使 用 的 蔽 技术 排 出 磁场 干 扰 。使 用 这个 措 施 无 法得 知 磁 绝 对 数 ， 只能 用 来 无 磁 、 弱磁 材 料 的磁 性 能对 保 证 产 品 的精 度 和稳 定 性 方 面 起 着不 可 相对对比。 替 代 的作 用 。 因此 ， 我们 必 须 认 真 研究 无 磁 物质 的测 量 以 及 筛选 工 ２ 几类 测量 措 施 的 比对 作 。作 者 具体 分 析 了常 见 的几 类 测 量 措施 ， 其 中振 动 样 品 磁 强计 和 ２ ． １测量 范 围 简述 磁天平都可以用来测量无磁 、 弱磁 的磁性能 ， 前者适合测量 磁导 率 在 无磁 、 弱 磁 材 料 的磁 性 能 测 量 中 ， 主要 测 量 的磁 性 参 数 是 磁 相对较大 的材料 ， 后者适合测量磁导率较小 的物质。 参 考 文献 化率 、 磁导率和剩磁 ， 采用的仪器有振动样品磁强计 、 磁天平和磁通 门磁强计 。其 中磁通门磁强计在采用静磁屏蔽技术排 除干扰磁场 ｆ １ １ 冶金ｚ － Ｎ信 ， 息标 准研 究院 ， 中国标准 出版杜第五编辑 室． 高温合 后， 能够直接的测试剩磁 。振动样 品磁强计和古依天平则都可以用 金． 精 密合 金 ， 耐蚀 舍 金 标 准汇 编［ Ｍ ］ ． 北京： 中国标 准 出版 社 ， ２ ０ ０ ６ ． ２ １ 金 属 材 料 物 理性 能手 册一 金 属 物 理 性 能 及 测 试 方 法 【 Ｍ 】 ． 北京 ： 冶 来
磁性基本测量方法
磁性基本测量方法磁性测量组织结构不敏感量（内禀参量、本征参量）M S、T C、K1、λS等组织结构敏感量（非本征参量）M r、B r、H C、μ、χ等物质结构与相关现象磁畴结构、磁矩取向、各种磁效应（磁热、磁光、磁电、磁致伸缩、磁共振等）交变磁场条件下的磁参数测量冲击法测磁性材料参数O ：标准环形试样； N ：磁化线圈； n ：测量线圈；G ：冲击检流计； A ：直流电流表；M ：标准互感器；NiH =在N 线圈中通以电流i ，则在N 中产生磁场：N ：磁化线圈匝数 ：试样平均周长试样被磁化，磁感应强度为BK 1突然换向(在极短时间τ秒内)H H H B B B→+→+：-：-BSφ=磁通量： 冲击法测磁原理图（磁化曲线和磁滞回线）r ：测量回路中的总折合电阻磁通量的变化，引起线圈n （匝数为n ）中产生感生电动势：d dB n nSd d φε=-=-ττ在测量回路（由n 、M 、G 、R 3、R 4组成）中产生瞬时电流：0i rε=由冲击检流计测出其电量Q ：B 000B nS Q i d d dB 2nSB/r r r QC ττ-ε⎫=τ=τ=-=-⎪⎬⎪=α⎭⎰⎰⎰Cr B 2nSα=-α：冲击检流计的偏转角； C ：冲击检流计常数Cr 的求法：diMd 'ε=-τK 2合上标准互感器M 的线路，M 主线圈上的电流i ： 其副线圈两端产生的感应电动势为：0i '→M ：互感器的互感系数测量回路中的感生电流：0i r'ε'=通过检流计的电量（相应偏转角为α0）：i 00000M MQ C i d d d i r r r'ττ'ε'''=α=τ=τ=-τ=-⎰⎰⎰0Mi Cr '=-αCr ：测量回路的冲击常数在不同H 条件下，测出B ，可绘出磁化曲线。
利用环形试样测定磁化曲线或磁滞回线的方法，只适用于测定软磁材料。
磁力测量方法
磁力测量方法
磁力测量方法是一种测量物体磁性特性的技术手段。
它可以用于识别和定量分析物体的磁性特性，如磁矩、磁化强度、磁导率等。
磁力测量方法常用于材料科学、电子工程、磁学、生物医学等领域。
磁力测量方法主要包括磁感应强度测量、磁矩测量和磁化强度测量等。
其中，磁感应强度测量是测量磁场中的磁感应强度，可通过使用霍尔效应测量磁场的强度。
磁矩测量则是测量物体的磁矩，可通过使用磁力计或霍尔磁力计进行测量。
磁化强度测量则是测量物体的磁化强度，可通过使用磁滞回线测量磁化强度的变化。
除了上述方法外，还有一些其他的磁力测量方法，如磁阻传感器测量、磁力显微镜测量、磁力滞后测量等。
这些方法都有各自的优缺点，适用于不同的应用场景。
总之，磁力测量方法是一种非常重要的技术手段，可以为多个领域的研究提供支持。
随着科学技术的不断发展，磁力测量方法也将不断更新和完善。
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磁性基本测量方法
磁性基本测量方法磁性测量组织结构不敏感量（内禀参量、本征参量）M S、T C、K1、λS等组织结构敏感量（非本征参量）M r、B r、H C、μ、χ等物质结构与相关现象磁畴结构、磁矩取向、各种磁效应（磁热、磁光、磁电、磁致伸缩、磁共振等）交变磁场条件下的磁参数测量冲击法测磁性材料参数O ：标准环形试样； N ：磁化线圈； n ：测量线圈；G ：冲击检流计； A ：直流电流表；M ：标准互感器；NiH =在N 线圈中通以电流i ，则在N 中产生磁场：N ：磁化线圈匝数 ：试样平均周长试样被磁化，磁感应强度为BK 1突然换向(在极短时间τ秒内)H H H B B B→+→+：-：-BSφ=磁通量： 冲击法测磁原理图（磁化曲线和磁滞回线）r ：测量回路中的总折合电阻磁通量的变化，引起线圈n （匝数为n ）中产生感生电动势：d dB n nSd d φε=-=-ττ在测量回路（由n 、M 、G 、R 3、R 4组成）中产生瞬时电流：0i rε=由冲击检流计测出其电量Q ：B 000B nS Q i d d dB 2nSB/r r r QC ττ-ε⎫=τ=τ=-=-⎪⎬⎪=α⎭⎰⎰⎰Cr B 2nSα=-α：冲击检流计的偏转角； C ：冲击检流计常数Cr 的求法：diMd 'ε=-τK 2合上标准互感器M 的线路，M 主线圈上的电流i ： 其副线圈两端产生的感应电动势为：0i '→M ：互感器的互感系数测量回路中的感生电流：0i r'ε'=通过检流计的电量（相应偏转角为α0）：i 00000M MQ C i d d d i r r r'ττ'ε'''=α=τ=τ=-τ=-⎰⎰⎰0Mi Cr '=-αCr ：测量回路的冲击常数在不同H 条件下，测出B ，可绘出磁化曲线。
利用环形试样测定磁化曲线或磁滞回线的方法，只适用于测定软磁材料。
无磁、抗磁、弱磁材料的磁导率测量
磁导率测量仪JDZ-2型号的使用说明一、使用步骤：a调“0”b测量无磁不锈钢c标定1.22基准模块三、导磁率测量仪使用说明：导磁率测量仪工作原理是利用磁通门原理来实现对抗磁材料导磁率的测量，具有操作简单、工作稳定可靠等特点，用于测量抗磁性材料的导磁率。
1 工作原理线路经振荡、分频、后一方面经功放电路后给探头初级提供激磁电流，另一方面经倍频、移相后为相敏检波器提供相检参考信号，探头输出信号经选频放大后送入相敏检波器对测量信号进行检波，经有源滤波后送入显示电路。
2 技术指标2.1 工作电源：AC 220V 50Hz ±10%；2.2 测量精度：±2.5%；2.3 测量范围： 1.00~2.00；2.4 工作温度：10~40℃；2.5 消耗功率：≤10W;2.7 测试环境：0~40摄氏度，探头500毫米内无强磁场；2.8测量方法：紧贴材料，对表面形状没有要求。
3 校准与测试3.1 接上电源插头，将电源同交流220V接通，打开电源“开关”（仪器背面），使仪器预热30分钟。
3.2插上导磁率探头，测量前首先利用探头自带调零器调零，使仪器指示在正、负零（误差允许±0.003）左右。
3.3 测量前应对仪器进行校准，校准方法：探头调零后，将探头前端（磁钢部分）垂直于校准标准样块中间部位，仪器指示值应为标准样块的给定值（误差允许±0.003），若仪器指示偏离该值，可通过调节探头表面上的零位调节螺母调节到标准值。
3.4测量零件时，将探头端头垂直于被测物体，并轻轻接触被测物体表面，便可对抗磁性材料进行导磁率测量。
3.5 测量读数：由于真空磁导率为1.00，测量读数应为μ= 1＋表头读数，如测量某材料导磁率时仪器显示值为0.155，则材料导磁率为1.155。
3.6 仪器超量程时显示“1”或“-1”。
4 注意事项4.1 仪器所带测量探头属敏感器件，对铁磁物特别敏感，使用中或使用后应轻拿轻放，不可敲打或撞击，不可用探头测量或接触铁磁物质，以免造成探头零位漂移或测量灵敏度下降。
如何进行物理实验中的动态磁性测量与分析
如何进行物理实验中的动态磁性测量与分析物理实验中的动态磁性测量与分析对于研究磁性材料的特性和行为至关重要。
本文将介绍一些常用的技术和方法，帮助读者更好地理解和应用这些测量和分析技术。
一、磁化曲线测量磁化曲线是物理实验中最基本的磁性测量之一。
通过测量外加磁场下磁化强度与磁场的关系，可以获得材料的磁滞回线、饱和磁化强度等重要参数。
常用的测量方法有霍尔效应法、霍尔磁片法等。
在实验中，通过改变外加磁场的大小和方向，可以对材料的磁性作出全面评估。
二、双圈法测量双圈法是一种常用的非接触测量方法，用于测量材料的磁滞回线和交流磁化特性。
该方法利用了磁场对于感应电动势的影响，通过测量感应电动势的大小和相位差，可以快速、准确地获得磁性材料的磁化特性。
这种方法适用于对磁性材料在交流磁场中的行为进行研究。
三、磁透析测量磁透析是一种重要的磁性测量技术，用于评估材料的磁导率、磁导率谱等磁性参数。
该方法通过测量材料在外加交变磁场下的感应电动势，结合返磁操作和数学模型，可以得到材料的磁导率谱，进而了解材料的磁性特性。
磁透析可以应用于各种磁性材料的研究，如铁氧体、软磁材料等。
四、磁力显微镜观察磁力显微镜是一种非常有用的工具，用于观察材料的磁性微观结构和磁畴行为。
该仪器结合了磁力显微学和光学显微学的原理，通过磁力显微图像的观察和分析，可以研究材料的磁畴结构、磁畴动力学等重要信息。
这种方法在磁性材料研究和磁记录领域具有广泛的应用。
五、磁化动力学测量磁化动力学测量是研究材料磁性行为的重要手段之一。
通过对材料在交变磁场中的磁化动力学响应的测量和分析，可以了解材料的磁化时间响应、磁化滞后和磁矢量旋转等行为。
这些磁性参数对于理解材料的磁性本质和应用具有重要意义。
六、数据分析和模拟除了实验测量，数据分析和模拟也是物理实验中进行动态磁性测量与分析的重要环节。
通过对实验数据的处理和分析，可以得到更深入的信息和结论。
同时，借助计算机模拟和数值计算等方法，可以预测和解释磁性材料的磁化行为和磁性特性。
磁导率较小的弱磁材料相对磁导率的方法和设备
发明名称：一种实心无磁钢坯磁性能测试装置及其采用这种装置进行测试的方法摘要：本发明属于实心无磁钢坯磁性能测试技术领域，具体涉及一种实心无磁钢坯磁场性能测试装置及其采用这种装置进行测试的方法。
测试装置包括磁性能数据采集处理装置、磁场测试探头，实心无磁钢坯装载小车、磁场测试探头工装、速度测试探头，以无磁钢坯中心为圆心做圆周，以圆周每隔900调整磁场测试探头位置或旋转钢坯达到同样测试位置，进行四次磁性能测试能够准确地测试钢坯的磁场分布情况，真实反映钢坯的磁性能状况。
说明书技术领域本发明属于实心无磁钢坯磁性能测试技术领域，具体涉及一种实心无磁钢坯磁场性能测试装置及其采用这种装置进行测试的方法。
背景技术根据《SY/T 5144-2007 中华人民共和国石油天然气行业标准—钻铤标准》6.4.2条款磁性能测试方法规定：C型钻铤无磁钻铤偏离均匀磁场最大偏差不超过±0.05μT, 将钻具置于正南北方向，探头不动，被测钻铤南北运动，使探头沿内孔测定任何相距100mm的磁场梯度ΔB值。
而对实心无磁钢坯的磁场性能测试没有相应的测试方法，如采用取样对无磁钢坯进行磁性能，不能反映无磁钢坯整体磁性能状态；根据这一现状，我们研制出这一套测试装置及采用其采用这种装置进行测试方法，并可以用于实心无磁钢坯磁性能的检测。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种操作方便，结构简单，能够准确的测定实心无磁钢坯磁性能的测试装置及其测试方法。
本发明的目的是这样实现的：一种实心无磁钢坯磁性能的测试装置及其测试方法，装置包括磁性能数据采集处理装置、磁场测试探头，实心无磁钢坯装载小车、磁场测试探头工装、速度测试探头，所述的磁场测试探头工装采用一可升降组合龙门架结构工装，整个龙门架材料采用无磁材料制作，在龙门架上横轴设置一滑槽，滑槽内垂直安装一可升降支架，支架可以在滑槽内移动，并有锁紧装置，支架下端固定三分量磁场测试探头，组合龙门架采用一支柱与横轴固定连接，形成T型结构，T型结构围绕支柱轴心可旋转，另一端采用固定立柱，横轴旋转到固定立柱位置可锁紧，构成龙门架结构；所述的磁场测试探头由两个相距100mm同轴心的磁场传感器组成，结构为无磁材料封装，磁场动态测量范围100000nT,输出接口RS232;所述的速度测试探头采用激光测距仪，精确测量钢坯移动速度，从而确定钢坯具体尺寸位置；通过RS232传输速度数据；所述的数据采集处理装置由计算机及相应数据处理软件组成，通过RS232接口实时采样无磁钢坯的磁场数据及尺寸数据，根据数据建立以钢坯尺寸为横轴，钢坯表面磁场梯度为纵轴的磁场分布曲线图；并引入磁场空气补偿数据，计算出相对磁导率范围；并通过VB软件自动生成相应测试数据报告。
弱磁场测量方法解读
弱磁场测量方法的研究杨阳胡超陈冬梅戴厚德阳万安中科院深圳先进技术研究院摘要磁场测量技术是研究磁现象的重要手段，在国防、工业、医疗、交通等领域有广泛的应用。
随着电子信息技术的进展，磁场测量有向弱磁方向发展的趋势。
本文根据当前磁场测量的现状以及发展趋势，介绍常见的弱磁场测量基本原理和方法；并针对我们开发的基于3轴AMR 磁传感器HMC1043和单片机的手持式智能三轴磁场测量与定位仪，用实例介绍有关弱磁场测量的技术手段。
关键词弱磁场，测量，3轴磁场传感器1 前言磁场测量技术是研究磁现象有关物理现象的重要手段，已经逐渐形成为一门独立的科学。
在科学研究、国防建设、工业生产、医疗仪器、日常生活等领域，磁场测量常常起着越来越重要的作用。
磁场测量是一门历史悠久并且不断发展的技术科学[1]，是电磁测量技术的一个重要分支。
远在公元一千年前，我们的祖先就知道了指南针有极性，并将其制成罗盘用于旅行和航海，这可称为世界上第一个磁场测量的仪器[2]。
目前，由于磁测量技术的广泛应用，大大丰富了磁测量的内容，该技术几乎涉及所有的电测量方法。
利用了各种电磁现象，发展了许许多多的技术应用；并且随着电子技术、计算机技术、自动化技术、冶金工艺、机械制造与工艺技术的发展，磁场测量已经走向小型化、电子化、数字化、和自动化，性能大为改善，磁场测量已向宽量程和高精度发展，特别是弱磁场的测量。
弱磁场测量为磁技术的应用开辟了新的领域，如人体体内磁目标的跟踪定位。
针对这一趋势，我们设计了手持式智能三轴磁场计以对弱磁场进行测量。
设计中采用低功耗、高灵敏度、和高线性度的霍尼韦尔HMC1043三轴AMR（各向异性磁阻）磁场传感器，并通过单片机和其它放大控制电路，准确的测量出目标空间3维磁场的强度，判断出磁场的极性，该磁场计还特别适合弱磁场的测量。
本文以下内容将介绍磁场特点及测量原理、基本测量方法、手持式智能三轴磁场检测仪的设计，最后给予总结。
2 磁场与测量原理磁场测量技术所涉及的范围很广，从被测磁场强度范围看，它可以从10-15T （特斯拉）至103T 以上；从其频率看，它包括直流、工频、高频、及各种脉冲；从测量技术所应用的各种原理来看，它涉及到电磁效应、光磁效应、压磁效应、热效应等各种效应；从测量中所采用的技术来看，它包括指针仪表、数字仪表直至电子计算机的系统测量。
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无磁、弱磁材料磁性能的测量方法
最近几年，我们国家的经济以及科技都获取了显著的发展。
比如弱磁探测相关的技术就得以明显发展。
在这种背景之下，无磁以及弱磁材料对设备的性能影响变得更加明显。
所以，我们必须认真开展无磁以及弱磁物质的磁性测试以及筛选工作。
作者具体分析了几类常见的测量措施，并且简单的比对了它们的运用区间以及测量关键点等相关内容。
标签：无磁材料；弱磁材料；磁天平；磁导率；磁化率
引言
所谓的无磁材料，具体的说指的是那种不具有磁性的材料，像是最常见的铜铝等。
而弱磁材料，指的是那种磁性非常低的材料。
在过去的时候，当我们设计零件的时候，非常关注永磁型物质的性能，对于那些没有磁性的物质的性能却在很大程度上忽略了。
不过由于当前时期，电子工艺不断发展，此时电子设备开始朝着小型化以及高精确性方向发展，这时那种没有磁性的物质的性能对设备的特性影响就变得非常受关注了。
目前很多行业都使用无磁材料，比如我们国家的国防工作。
潜艇中所用的系列无磁不锈钢，导航系统所用的铜材，铜漆包线、铝材、钛合金、陶瓷等全部属于无磁物质，这些物质的磁导率等特性会对设备的精确性等产生非常明显的影响。
通过长久的开展无磁材料性能测试工作，我们发现了非常多的问题，很多的使用人都不熟悉此类物质的特性，也不知道怎样检测它们的性能，在选择以及运用的时候不知道怎样测试它们的品质，最终的后果是使得设备不符合规定，有的根本不能正常使用，最终只能再次检查，这就在无形之中加大了材料的浪费率，而且浪费时间和金钱。
作者在这个前提之下，具体分析了无磁以及弱磁物质的性能测量工作。
1 测量方法研究
文章讲到的磁性指的是无磁以及无磁物质的磁化率以及剩磁等数值，我们常使用磁天平、振动样品磁强计和磁通门磁强计等来测试，它们的原理并非是完全一样的。
1.1 磁天平的测量原理
磁天平的基本原理概括来说就是通过非均匀磁场作用在磁性物质上的力的测量，以此来获取磁性数值的一种措施。
按照测量措施来区分的话，它又可以分成古依法和法拉第法等[2]。
古依法测量原理，将横截面积均匀的长棒状样品悬挂在天平挂钩上，并放置在由电磁铁产生的磁场中，要求样品下端处于电磁铁两极头的中心点，上端处于在磁场零点处或是接近零点处。
1.2 振动样品磁强计的测量原理
振动样品磁强计是基于电磁感应原理制成的仪器，其有两个种类。
一种是被磁化的样品在包围它的测量线圈中或在两个串联反接的线圈之间以某一频率作往复运动，将得到的感应电动势积分，输出与磁通量变化成正比的电压。
第二种类型的振动样品磁强计是采用小样品在探测线圈之间做小振幅振动，这时样品可视为一个磁矩为m的磁偶极子，探测线圈感应由于样品振动而带来的磁偶极子场的变化，可以推出线圈的感应电势与样品的磁化强度成正比[2]。
1.3 磁通门磁强计的测量原理
磁通门磁强计是一种弱磁测量仪器，它是一种以铁磁材料在恒磁场和交变磁场同时作用下的非线性物质为基础的，利用电磁感应定律而制成的仪器[2]。
其灵敏性非常高，不过在使用的时候要借助屏蔽技术排出磁场干扰。
使用这个措施无法得知磁绝对数，只能用来相对对比。
2 几类测量措施的比对
2.1 测量范围简述
在无磁、弱磁材料的磁性能测量中，主要测量的磁性参数是磁化率、磁导率和剩磁，采用的仪器有振动样品磁强计、磁天平和磁通门磁强计。
其中磁通门磁强计在采用静磁屏蔽技术排除干扰磁场后，能够直接的测试剩磁。
振动样品磁强计和古依天平则都可以用来测量磁化率、磁导率，不过它们的应用范围并不是完全一样的，在具体的工作中要结合样本的类型选择正确的设备。
振动样品磁强计适用于测量各种无磁不锈钢的磁导率、剩磁等磁性参数，测量磁化率时精度可达到10-7。
古依天平则适合于测量铜材、铜漆包线、铝材、钛合金、陶瓷等大部分无磁、弱磁材料的磁化率及磁导率，它规定样本磁化率控制在10-4-10-7之间，无法用来测试那些磁化率较明显的物质。
虽然振动样品磁强计和古依磁天平在测量磁导率时的精确性差不多，不过因为前者可以测试较小的样品，所以它更加受到人们的青睐。
2.2 测量过程控制与数据处理
我们都知道，由于无磁类物质的磁性非常弱，所以，我们在测试的时候必须使用灵敏性较高的设备，而且测量的时候也要认真处理数据。
使用相同的设备测量相同的样品，如果数据处理的不一样的话，最终得出的结果必然是完全不一样的。
具体来讲，我们在工作中必须要确保样品磁洁净，禁止携带各种杂质以及灰尘。
而且要确保设备的零件洁净。
除此之外，还要认真处理数据。
假如使用的是振动样品磁强计的话，在处理数据的时候就要意识到退磁因子会对最终的结果有很大的干扰。
如果使用的是古依天平的话，在使用二乘法计算导磁率的时候，要把每个点的数值放大到规定的区间，此举的目的是为了降低失误。
2.3 样品制备
样本制备工作在测量工作中占据的意义非常重大。
它影响到最终数据的精准性。
不一样的测量措施，对于样本的制备规定也是完全不一样的。
2.3.1 古依磁天平样品制备
结合古依天平测试理念我们知道，它对于样品有着严格规定，具体来说规定其应该是截面一致的杆状，而且它的长度要足够长。
不过在具体的测试的时候，样品也可是圆棒或是板材等，如果使用的是试样管的话，还可以是粉末。
一般来说其尺寸要保持在×150左右（单位：mm），较之于别的措施来看，该措施规定的样本尺寸要明显的大很多。
2.3.2 振动样品磁强计样品制备
振动样品磁强计对于样品的形状有着严苛的规定，通常规定其为圆形或是片状。
而且它的重量也不能够超过0.29。
2.3.3 磁通门磁强计样品制备
此类措施对于物品的大小以及形状等没有严苛的规定，不过因为磁强计无法得知材料剩磁的具体精确数值，所以我们只可以相对来看，为了保证精确性较高，我们一般规定被测试的物品最好是和样品的大小以及形态等相同。
3 结束语
当前时期，无磁以及弱磁物质已经被大量的应用到我们国家的经济建设工作之中，比如国防方面以及精确性设备的制作方面。
对于很多意义重大的设备来讲，为了降低它们被发现的概率，我们在制造的时候多是使用无磁性的物质，比如潜艇就是使用钛合金。
在越来越向小型化、高精度化、高稳定性发展的电子设备中所使用的无磁、弱磁材料的磁性能对保证产品的精度和稳定性方面起着不可替代的作用。
因此，我们必须认真研究无磁物质的测量以及筛选工作。
作者具体分析了常见的几类测量措施，其中振动样品磁强计和磁天平都可以用来测量无磁、弱磁的磁性能，前者适合测量磁导率相对较大的材料，后者适合测量磁导率较小的物质。
参考文献
[1]冶金工业信息标准研究院，中国标准出版杜第五编辑室.高温合金.精密合金，耐蚀合金标准汇编[M].北京：中国标准出版社，2006.
[2]金属材料物理性能手册—金属物理性能及测试方法[M].北京：冶金工業出版社，1987.
[3]崔利亚，杨锋，孙永红.弱磁器件铁磁性污染的古依磁天平测量与分析[A].
第十二届全国磁学和磁性材科会议论文集[C]，2005.。