磁通计

磁通计是在测量线圈内磁通变化时,根据可动框架的偏转程度来确定磁通量的磁场测量仪器。在测量线圈和磁通计的可动框架绕组构成的闭合回路中,当测量线圈内磁通Φ变化时,有感应电流通过框架绕组,促使框架产生一定偏度α,Φ和α成正比,磁通量(Wb)为Φ=(cα/N)×10 (1)

式中c为磁通计冲击系数,mWb/格,标准磁通计,c=1;N为测量线圈匝数。磁通量与所在位置磁场强度H及测量线圈平均截面积S之积有关,故磁场强度H=Φ/S = (cα/NS)×10(2)

磁通量是直接测量出的,磁场强度是经计算后得出的。磁通计在使用前需要校正,以保证测量的准确性。

磁电式

常用的磁电系磁通计,结构上类似于磁电系检流计(见图),但未设置反抗力矩,用无力矩的柔软导流丝将电流引入可动线圈,因此线圈可以停留在任何位置。磁通计中一般装有调整机构,可将指针或光

标调到刻度盘上便于读取数据的位置。使用时,将处于恒定磁场中的测量线圈L1与磁通计的动圈L2连接。如果使L1中的磁通发生变化,例如将L1移出磁场(△Φ=Φ),则在L1中感应出电动势,使磁通计的指针由原来的位置α1偏转到新的位置α2,两位置的差值(Δα=α2-α1)与感应电动势的时间积分成比例,从而也与磁通量的变化Δφ成比例,且△Φ在数值上等于Φ的关系,可确定磁通量Φ。

磁电式磁通计按毫韦伯分度,又称毫韦伯计。其上装有调整机构,可在读数前将指针调到零点或其他便于读数的位置。但其灵敏度较低,仅为 0.1毫韦伯/分度。如要求更高的灵敏度,须使用冲击检流计或使用电子式、数字积分式磁通计。

电子式

由电子式积分器与指示仪表组成(见图)。积分器用集成放大器加阻容反馈构成;指示电表可以是机械式指示电表,也可以是数字电压表。当探测线圈中所链合的磁通变化Δφ时,线圈中感应出电动势e,此时,积分器的输出电压e0=-nΔφ/RC(n为探测线圈的匝数,R为电阻,C 为积分电容),从指示电表上即可读出与探测线圈相链合的磁通的变化量。20世纪80年代的电子式磁通计的灵敏度大约可达10毫韦伯/分度,远高于磁电式磁通计,但仍低于冲击检流计。

数字积分式

由电压-频率变换器与计数器构成。原理上,磁电式磁通计对测量线圈的感应电动势起积分作用,其指针偏转反映积分结果。如此,若采用电子积分器与指示电表的组合,即可形成电子式磁通计;若将L1中感应电动势e经电压频率转换器转化为与其成正比的脉冲系列,再用计数器累积计数,即数字积分,则所计数值正比于L1中磁通的变化,故称为数字磁通计。

探测线圈中的磁通变化Δφ所感生的电压e,由电压-频率变换器转换为脉冲链,其重复频率与不同时刻的e值成正比。计数器对脉冲链作总计数,总计数N与Δφ成正比,从而获得磁通的变化量。

上述各种磁通计都用于恒定磁场磁通量的测量。利用霍耳(尔)效应既可测量恒定磁场,又可测量交变磁场。当将一块半导体矩形薄片(霍耳片)垂直放在磁场B中,并沿薄片纵轴方向通以恒定电流,就会在薄片中心横轴两端点之间产生与磁场成正比的霍耳电压,这就是霍耳效应,利用霍耳效应制作的测量磁通量的仪表称做霍耳特斯拉计。