浅谈磁场测量技术的发展及其应用

杨船前 王晓丽

摘 要：现阶段，磁场测量技术已经以其独特的优势被广泛应用在我国众多领域当中，对我国的发展与稳定具有重要意义。基于此，本文首先从磁力法、电磁感应法、磁饱和法、电磁效应法、磁共振法以及超导效应法等方面分析了磁场测量技术的发展，其次从宇宙工程领域、工业领域、国防及军事领域等方面介绍了磁场测量技术的相关应用，具有重要的参考价值。

关键词：磁场测量技术；电磁感应；电磁效应

在我国东汉时期，就有了有关于磁场测量技术的记载，司南以及指南针等的应用都和磁场测量技术有着密不可分的联系。随着科学技术的不断发展，人们对电磁效应以及电磁感应等进行了深入研究，进而促进了磁场测量技术的快速发展。现阶段，人们已经拓宽了磁场测量技术的应用范围，对其在广度以及精度等方面也提出了全新的要求，而要想实现这一要求，就需要对磁场测量技术的发展及其应用进行充分研究，并在此基础上对磁场测量技术进行创新，进而实现它的稳定发展。

1磁场测量技术的发展

1.1磁力法

基于磁力法下的磁场测量仪器包括两种：磁强计式与电动式。对于磁力法而言，比较古老，主要将磁力作为原理，现阶段，在一些地磁场测量以及地磁研究方面依然在运用这种方法。

磁强计指的是可以使磁针发生偏转的磁场测量仪器，通过这种磁强计既可以测量磁针的偏转角与振动周期，又可以对一些不规则的磁场进行测量。在高科技时代背景下，人们在创新磁场测量仪器的同时，也促进了磁力法的快速发展。

1.2电磁感应法

电磁感应法主要是将磁石导电性、介电性以及导磁性等之间的差异作为基础，通过电磁感应原理，借助电磁场时间变化以及空间分布的规律，来寻找各种地质问题的解决方法。在电磁感应法当中，磁强针传感器实际上就是探测线圈，它的灵敏度会受到线圈大小以及铁芯材料等的影响。按照电磁感应强度，可以对电磁感应法进行细分，分成震动、固定、移动以及旋转等线圈法。通过这种方法进行测量，误差比较小。

1.3磁饱和法

磁饱和法主要是在交变磁场的作用下，通过磁芯磁感应强度和磁场强度之间的关系对磁场进行测量。这种方法的应用时间比较早。磁饱和是指导磁材料在物理结构的影响下，对磁场量进行了限制。磁场饱和法可以分成非选择法与谐波选择法两种。基于磁饱和法下的磁场测量仪器被称作磁饱和磁强计，随着社会的不断发展，这种测量方法也在不断被改进。

1.4電磁效应法

电磁效应主要是对导体中的电流进行充分利用，在磁场的影响下，产生电磁效应，利用磁生电以及电生磁等原理，进行有效测量。霍尔效应与磁阻效应是电磁效应的重要组成部分。

霍尔效应实际上属于一种电势差现象，其本质是载流子在进行外磁场运动时，因为受到洛伦兹力的影响而发生偏移，并在材料两端对电荷进行积累，进而产生垂直于电流方向的电场，当载流子由于受到电场排斥力以及洛伦兹力等的影响而处于平衡状态时，就会形成一个电势差。

磁阻效应与霍尔效应比较类似，也是因为载流子受到洛伦兹力的影响而产生的。在电场排斥力以及磁力等处于平衡状态的时候，载流子就会在两端聚集，进而形成电场，如果载流子的速度比电场慢，那么它们就会沿着电场力的方向进行偏移，如果载流子的速度比电场快，那么它们就会沿着洛伦兹力的方向进行偏移，进而增加电阻。因为磁阻器件具有极强的灵敏性，所以被广泛应用在医学领域当中。

磁阻效应对薄膜技术的研发具有重要影响。应用这种方法，不仅可以对恒定磁场进行测量，同时也可以测量变化快或者是不均匀的磁场。薄膜磁阻的磁强针具有灵敏度高、体积小以及能耗低等优点，所以它的应用前景也比较广阔、乐观。

1.5磁共振法

磁共振法主要是通过量子状态的变化对磁场进行测量，其测量对象通常都是一些恒定磁场。磁通门技术是该方法的典型应用。磁通门技术快速发展的时间是“七五”期间，由于磁通门具有精确的分辨力，因此被广泛应用在工业领域当中。另外，将磁通门梯度计与微机进行有效结合，可以对肺磁测试系统进行研制，不仅能够对病床水平位置进行控制，同时还可以对地磁场进行自动补偿，对肺磁图进行快速打印，对肺病的诊断具有重要意义。

1.6超导效应法

超导效应法主要是通过超导电流与外部磁场间的函数关系来测量恒定磁场，该方法具有极强的分辨力与灵敏度，不仅可以对磁通量变化进行测量，同时也可以对磁感应强度以及磁场梯度等进行测量。在高科技时代背景下，出现了很多新超导材料，在一定程度上促进了超导技术的发展。在物理、计算机技术以及电子技术等的快速发展下，拓宽了磁场的应用范围，由过去的司南以及指南针等转变为现阶段的磁通门技术以及高温SQUID技术[1]。

2磁场测量技术的应用

2.1宇宙工程领域

将磁通门法以及量子干涉法应用在人造卫星系统当中，可以对星际磁场以及卫星外层空间等进行测试，有利于对火箭发射以及人造卫星等的控制。利用感应线圈法以及磁通门法等，可以对空间磁场进行测量，在了解空间磁场的基础上，可以对指针勘察以及地震预测等进行研发，对一些地质灾害进行及时了解，进而对灾害进行有效预防。

2.2工业领域

在磁场测量过程中，因为磁场磁力具有灵敏度，因此被广泛应用在工业、医疗器械以及交通等领域当中，比如导航系统、车辆检测、数字式罗盘以及伪钞鉴别等。通过由光泵法以及磁通门法等制成的仪器，可以对电缆接头、地下管道等进行探测，将电势差方法应用在汽车速度表、信号传感器以及物理检测器等当中，可以增强信息的可靠性，让数据变得更加合理、更加精确[2]。

2.3国防及军事领域

随着军事领域以及科学技术等的快速发展，在国防及军事领域中应用磁场测量技术也是十分必要的。通过对磁场测量技术进行有效研究，有利于我国军事领域中磁测量工作的开展，对我国的发展与安定具有重要意义。

3 结论

总而言之，科学研究是永无止境的，对于相关研究人员而言，应该在明确磁场测量技术的发展及应用的基础上，对其进行创新，拓宽它的测量范围、提高它的测量精度，满足时代发展对其的全新要求，进而为我国经济以及科学技术的发展贡献一份力量。

参考文献

[1]车晓芳.磁场测量技术的发展与应用[J].湖北科技学院学报，2014，34（10）：11-12.

[2]姜智鹏，赵伟，屈凯峰.磁场测量技术的发展及其应用[J].电测与仪表，2008（04）：1-5+10.

作者简介

杨船前（1990-），男，贵州省纳雍县阳长镇，本科，研究方向：物理实验、教学实验、物理教学研究。

通讯作者

王晓丽，贵州工程应用技术学院，理学院教授讲师。