关于磁力仪介绍

[拼音]：ciliyi

[外文]：magnetometer

测量磁场强度和方向的仪器的统称。测量地磁场强度的磁力仪可分为绝对磁力仪和相对磁力仪两类。绝对磁力仪测定值的准确度由仪器本身的某些物理常数所确定；相对磁力仪测定值的准确度只有与绝对磁力仪比测后，才能确定。

测量地磁倾角的仪器。它是韦伯(W.E.Weber)于1837年根据电磁感应原理制成的。它的主要部分是一个能绕平行于线圈平面的轴旋转的多匝线圈。线圈装在常平架上，架上有垂直度盘和水平度盘。当线圈的旋转轴与地磁场方向平行时，转动线圈的电压输出为零。此时测出线圈旋转轴的倾角即地磁倾角。由线圈转轴的偏差等引起的测量误差可由线圈的正转与反转、水平度盘转180°和垂直度盘转180°的一组测量自相消除。测量磁倾角的精度可达数秒。早期使用的伏角计和伏角仪由于 *** 作繁琐，测量精度低，已为地磁感应仪所代替。

测量地磁偏角的仪器。主要由磁系、悬丝、照准望远镜和水平度盘等组成。测量精度可达数秒，受悬丝的残余扭力的影响。

测量地磁场水平强度的绝对磁力仪。它是C.F.高斯等于19世纪30年代发明的。它是根据两个磁棒间的相互作用和悬挂着的磁棒的振荡周期与地磁场强度的关系设计的。仪器的主要部分是致偏磁棒、偏转磁系及其悬丝、照准望远镜和水平度盘以及磁棒的振荡箱。若对磁棒和磁系的非偶极影响、磁矩和转动惯量的温度系数等作精细改正，测量精度可达1～2纳特。使用这类仪器测一组数据要花 1小时左右。目前只有少数地磁台使用。地磁经纬仪主要有两种类型，一种是马丁磁力仪（图1），另一种是施密特磁力仪（图2），后者精度较高。

测量地磁场水平强度的绝对磁力仪。主要由亥姆霍兹线圈、悬丝和磁系组成。测量精度由线圈常数、电流及磁针的偏角所决定。史密斯(S.Smith)于1922年对仪器的测量方法作了改进，使测量精度达到0.5纳特，而且2分钟左右就可完成一次测量。这种仪器在19世纪20～50年代广为使用。

测量地磁场水平强度的相对磁力仪，是丹麦学者拉库尔（D.Lacour）于1936年根据扭力矩和磁力矩平衡的原理设计制成的。仪器的主要部分是一条精制的石英丝和磁针，测定悬丝扭过+2π和-2π时磁针的偏转角，通过计算就可算出地磁场水平强度。这种仪器可供野外地磁测量使用，也可供地磁台作地磁记录的校正，但必须先用绝对磁力仪对它的常数进行标定。它也是国际地磁仪器比测的一种工具。

测量地磁场垂直强度的相对磁力仪，是拉库尔于1942年根据重力矩与磁力矩平衡的原理，利用两个磁针间的相互作用制成的。仪器的主要部分是一个能绕水平轴摆动的单体磁针和一个安放在该磁针中心下面并可在垂直面内旋转的磁棒，用改变磁棒方位的方法使磁针保持零位。磁棒在各个方位对磁针产生的磁场值是经过标定的，测定磁针在零位时磁棒的方位就可计算出地磁场的垂直强度。现在所用的磁秤已取消可旋转的磁棒，直接利用磁针的偏转计算垂直强度。

测量地磁场强度和方向的相对磁力仪。磁通门探头有一个在弱磁场中就能达到饱和磁化的由高磁导率合金制成的磁芯。最基本的做法是在两个平行的磁芯上分别绕以初级和次级线圈，两个初级线圈串联起来通以50～1000赫的激励磁场，使磁芯达到饱和状态，次级线圈与差动放大器相连。在外磁场为零时，磁芯中所感应的交流磁通的正半周与负半周完全对称，两个次级线圈的输出均为零。当沿磁芯轴向有直流磁场时，则磁芯将在某一半周先达到饱和，正负半周就不对称，两个次级线圈的输出电压差与磁通量的变化率成正比，测量此电压就可得到地磁场的变化。这种仪器能测量地磁场的方向和强度。把3个探头相互垂直地组合在一起，就能组成磁通门分量磁力仪。

磁通门磁力仪是在第二次世界大战中为了从飞机上探测敌方潜艇而发展起来的。现已在地磁台及陆地磁测、航空磁测、卫星磁测等方面得到广泛的应用（见地磁测量）。

测量地磁场总强度的绝对磁力仪。强磁场使水或碳氢化合物中的质子极化，当强磁场突然去掉时，质子就以角速度ω绕地磁场旋进，ω为拉莫尔旋进频率，它与地磁场总强度T的关系为：

ω=γPT，

其中γP=2.6751965×103秒-1·特-1，为质子磁旋比。测定质子的旋进频率就得到地磁场总强度。测量精度可达0.1纳特，而且几秒钟就可完成一次测量。在测量磁场时探头外部增设一个亥姆霍兹线圈，成为质子旋进分量磁力仪，可测量地磁场分量。这种仪器不怕震动，适于装在船舶、气球、飞机、火箭和人造卫星等运载工具上使用；缺点是不能连续测量。

根据原子能级在磁场中产生塞曼分裂的现象，采用光泵（光抽运）和磁共振技术制成的一种测量地磁场总强度的磁力仪。如铷光泵磁力仪的原理是由铷灯发出的圆偏振光照射铷吸收池，并在光电池上聚焦，由于光束与地磁场约成45°，电子绕地磁场作拉莫尔旋进，所以光强度也按拉莫尔频率闪烁。把光电池的输出信号放大并接到绕在吸收池外面的高频反馈线圈上，就构成一个振荡器，其振荡频率f与地磁场总强度T成正比。测量振荡频率就能得出地磁场的总强度。这种仪器的分辨率高于0.01纳特，能响应数赫的地磁场变化，但绝对精度不如质子旋进磁力仪。光泵磁力仪适于记录地磁脉动和装在空间飞行器上测量近地空间的地磁场。

利用约瑟夫森效应制成的器件叫超导量子干涉器，用这种器件制成的磁力仪叫超导磁力仪。其灵敏度可达10-14特·赫-1/2。适用于微弱磁场的测定和物质磁性的研究。（见彩图）

参考文章

• 磁力仪Magnetometer地球科学
• 什么是料层测定磁力仪？采矿冶炼