实验室磁场传感器感应方向的标定

徐贝灵 刘毅 王珊 尚荣 陈余行

摘  要：通过PACSO磁场传感器能够测量各种物体的磁场的大小和分布。在测量物体前要明确磁场传感器的使用方法和原理，该磁场传感器可感应两个标定方向的磁场，为检验所标定的方向是否与实际相符，通过PASCO平台所记录的数据和图像，利用已知磁场方向的条形磁铁，进行对该磁场传感器感应方向的检验和标定的实验，研究发现该磁场传感器感应方向的标定：垂直轴向向左的方向为正向，平行轴向向里为正向;并与条形磁铁周围的磁场分布情况相互验证。

关键词：磁场传感器  标定方向  PASCO平台  条形磁铁

中图分类号：TH87    文献标识码：A 文章編号：1672-3791（2019）10（a）-0011-02

磁场传感器应用范围十分广泛，不论是在实验室还是在生活中它都扮演着重要的角色。磁场传感器在测量地球磁场的应用中，通过磁场传感器和转动传感器的配合，可以准确、有效地测量出地球磁场的大小和分布[1-3]。不过在使用过程中尽量避免铁磁性仪器对实验过程引起的干扰。

1  实验内容与过程

我们通过测量N-S条形磁铁周围的磁场分布情况来确定磁场传感器探头的感应方向，实验装置如图1所示。

将磁场传感器移到初始位置，利用零高斯筒对磁场传感器的探头进行清零，然后将条形磁铁放置在靠近探头位置固定不动，移动磁场传感器，从始端（N端）移到移到终端（S端），根据PASCO平台[2]收集到的数据和图进行分析，从而确定传感器探头方向是否与理论方向一致。

2  实验数据与结果分析

2.1 条形磁铁周围磁场的分布的理论分析

条形磁铁周围磁感线方向如图1所示。

由图1可以看出，从右边靠近N极时磁感线水平方向向右，竖直分量向下;N极到中点之间磁感线水平方向向左，竖直方向向下;中点到S极之间水平方向向右，竖直方向向上;S极左侧水平方向向右，竖直分量向上。以上规律相对于磁学传感器来说，总结归纳如表1所示。

2.2 条形磁铁周围磁场的实验数据与分析

利用Pasco平台测量条形磁铁N-S定性磁场数据如图2所示。

从图2中可以看出，当磁场传感器以垂直探头方向的磁感应方向来测量条形磁铁的磁场强度时，从N极到S极磁场方向变化为：负—N极—正—中点—正—S极—负;以平行探头轴向磁感应方向测量从N极到S极的磁场方向变化为：正—N极—正—中点—负—S极—负。

所以可以直观地推断出该磁场传感器以垂直探头方向向左为正的，平行轴向向里为正向。该传感器实验结果与我们理论的推断完全一致，灵敏度适用范围较广。

3  实验结论

通过已知磁场方向分布的条形磁铁以及PASCO平台准确可观的数据记录，还有磁场传感器的合理配合，得出的实验数据与理论分析结果相一致，从而可以确定磁场传感器的感应方向与标定方向相同，即在垂直感应探头方向时向左为正方向，以感应探头轴向时方向以探头向里为正方向。明确磁场传感器的感应方向后，更方便后续实验操作的开展，提高了实验的准确性。

参考文献

[1] 王珊.基于Capstone软件的传感器地球磁场实验中的问题[J].科技资讯，2018，16（22）：95，97.

[2] 吴建琴，劳娜，潘永红.基于PASCO平台的中学物理磁学实验研究[J].物理教学，2015，37（6）：32-34.

[3] 唐艳妮，赵云芳，李雪琴.磁阻传感器测量地磁场实验教学体会[J].大学物理实验，2019，32（2）：94-97.