長沙天恒測(cè)控技有限公司
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閱讀：142發(fā)布時(shí)間：2025-12-24
1. 概述
磁參量計(jì)量包括：磁參量基標(biāo)準(zhǔn)的建立、磁量具與磁場(chǎng)測(cè)量儀器的檢定、各類磁測(cè)現(xiàn)象的研究，以及應(yīng)用中的磁參量測(cè)試工作。目前，我國的磁參量計(jì)量基標(biāo)準(zhǔn)基本可滿足主要磁量具和測(cè)量儀器的檢定和校準(zhǔn)。對(duì)磁量具和測(cè)量儀器的檢定作為磁參量量值傳遞系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，其準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和檢定方法的性決定了磁參量的量傳和溯源體系的性和有效性；同時(shí)，亦可保障各種工作磁量具和測(cè)量儀器的性能的準(zhǔn)確、穩(wěn)定和有效。針對(duì)常用的磁量具：特斯拉計(jì)和磁通計(jì)的檢定、校準(zhǔn)，天恒測(cè)控公司推出了 TD8850 特斯拉計(jì)檢定裝置 和 TD8980 磁通計(jì)校準(zhǔn)儀二款檢定設(shè)備，以下是關(guān)于磁場(chǎng)計(jì)量和磁通計(jì)量的說明，以及天恒的二款磁參量校準(zhǔn)儀器的詳細(xì)介紹。
2. 磁場(chǎng)計(jì)量
磁場(chǎng)的大小可以用磁感應(yīng)強(qiáng)度表征，又可稱為磁通密度，是表示磁體在其周圍空氣產(chǎn)生影響大小的量。符號(hào)為 B，單位 T (特斯拉)或 G (高斯)，磁場(chǎng)可以通過磁場(chǎng)線圈、永磁體、電磁鐵、超導(dǎo)磁體等方式獲得。
目前測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度通常采用霍爾效應(yīng)法。霍爾效應(yīng)：當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體的垂直于磁場(chǎng)和電流方向的兩個(gè)端面之間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差（原理如下圖1）。特斯拉計(jì)（也稱高斯計(jì)）就是根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的儀器，它主要由霍爾探頭和測(cè)量儀表構(gòu)成。目前對(duì)各類型的特斯拉計(jì)的檢定和校準(zhǔn)成為了磁學(xué)計(jì)量的重要環(huán)節(jié)。
圖1. 霍爾效應(yīng)原理圖
2.1 關(guān)于特斯拉計(jì)的檢定
目前對(duì)特斯拉計(jì)的檢定主要遵循《JJG 242-1995 特斯拉計(jì)檢定規(guī)程》。此規(guī)程中給出檢定特斯拉計(jì)的基本步驟：“零位測(cè)定"、“校準(zhǔn)磁場(chǎng)的測(cè)定"、“基本誤差的測(cè)定"。
1、對(duì)于“零位測(cè)定"要求磁場(chǎng)趨近于零，這對(duì)“零磁場(chǎng)"的構(gòu)建及屏蔽材料的選用有較高的要求。
2、對(duì)于帶“校準(zhǔn)磁場(chǎng)"的特斯拉計(jì)，檢定“校準(zhǔn)磁場(chǎng)"對(duì)標(biāo)準(zhǔn)特斯拉計(jì)的精度和標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)的穩(wěn)定度有較高的要求。
3、“基本誤差的測(cè)試"給出了同時(shí)比較和替代比較二種方法。
a、同時(shí)比較是將標(biāo)準(zhǔn)和被檢探頭置于同一磁場(chǎng)中，對(duì)比二者的示值。此方法須將二探頭置于同一磁場(chǎng)區(qū)，且需保持一定距離，對(duì)磁場(chǎng)均勻度有較高的要求。
b、替代比較法是用標(biāo)準(zhǔn)和被檢探頭輪換測(cè)量同一位置的標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)，此方法對(duì)磁場(chǎng)的穩(wěn)定度有較高的要求。
2.2 針對(duì)規(guī)程中的檢定要求，天恒測(cè)控推出了TD8850特斯拉計(jì)檢定裝置(如下圖所示)
1、TD8850 是一款高精度、功能齊全、智能化的特斯拉計(jì)檢定裝置。該裝置中的高精度直流電流標(biāo)準(zhǔn)源輸出高穩(wěn)定度的標(biāo)準(zhǔn)電流通過亥姆霍茲線圈（0~11mT）、標(biāo)準(zhǔn)線圈( 0~110mT )、電磁鐵( 0~2.5T )等勵(lì)磁機(jī)構(gòu)產(chǎn)生恒穩(wěn)磁場(chǎng)，其量值通過亥姆霍茲線圈常數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)線圈常數(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)特斯拉計(jì)（0.05 級(jí)）進(jìn)行溯源。
2、霍爾探頭位置控制器可將霍爾探頭精準(zhǔn)定位至磁場(chǎng)均勻區(qū)，消除位置和角度影響；使用零高斯屏蔽腔可對(duì)標(biāo)準(zhǔn)特斯拉計(jì)和被檢特斯拉計(jì)進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)，其精度優(yōu)于 100 nT。
3、該裝置符合《 JJG 242-1995 特斯拉計(jì)檢定規(guī)程》
系統(tǒng)應(yīng)用示意圖如下：
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3. 磁通計(jì)量
磁通是通過某一曲面的總磁力線數(shù)，它是表示物體在空間某處接受到的磁性，符號(hào)為 Φ，單位為韋伯或麥克斯韋。磁通是磁感應(yīng)強(qiáng)度的面積分，可通過以下公式計(jì)算：
Φ = ∫ B·cosθ dS
若 B 均勻，S 是平面并與 B 垂直時(shí)，通過 S 平面的磁通為：Φ = B·S
目前較流行的測(cè)量磁通的儀器為數(shù)字磁通計(jì)，如下圖所示：
3.1 關(guān)于磁通計(jì)的檢定
目前磁通計(jì)量主要遵循《 JJG 317-1983 磁通表檢定規(guī)程》，傳統(tǒng)的檢定磁通量具的方法為：沖擊比較法：將被檢磁通表的示值與標(biāo)準(zhǔn)線圈的磁通量進(jìn)行比較，根據(jù)公式 Φ=ΔI*MN 進(jìn)行檢定。（MN 為互感線圈標(biāo)稱值）。 沖擊法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)互感線圈的要求較高，須滿足ΔI*MN ≥ Φmax (Φmax為磁通計(jì)的測(cè)量上限)，且對(duì)檢定小于10mWb 以下量限對(duì)線圈的要求更高。該方法對(duì)檢定環(huán)境要求較高，且檢定步驟過于繁瑣，不適合檢定數(shù)字磁通計(jì)。
3.2 傳統(tǒng)檢定方法中所遇的問題，天恒測(cè)控推出了TD8980磁通計(jì)校準(zhǔn)儀
1、TD8980 的檢定方法采用伏秒定標(biāo)法( Wb=V?s)：使用標(biāo)準(zhǔn)伏秒發(fā)生器所產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)伏秒(韋伯)信號(hào),由該信號(hào)與使磁通表偏轉(zhuǎn)示值相比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁通表的校準(zhǔn)。
2、該方法由一臺(tái)設(shè)備直接輸出高精度磁通信號(hào)，與傳統(tǒng)方法繁瑣的檢定過程相比，不僅更加精準(zhǔn)，且具有高效便捷的特點(diǎn)。
3、TD8980 磁通計(jì)校準(zhǔn)儀內(nèi)部具有高穩(wěn)定度電壓源（穩(wěn)定度優(yōu)于 50ppm）、高精度可調(diào)節(jié)定時(shí)器（穩(wěn)定度優(yōu)于10ppm）；通過標(biāo)準(zhǔn)伏秒發(fā)生器對(duì)電壓和時(shí)間進(jìn)行積分，可產(chǎn)生高精度的磁通信號(hào)，等級(jí)可達(dá) 0.05 級(jí)，可檢定0.2級(jí)及以下的各類型磁通計(jì)。
系統(tǒng)應(yīng)用示意圖如下：
4、總結(jié)
TD8850特斯拉計(jì)檢定裝置和TD8980磁通計(jì)校準(zhǔn)儀是天恒公司在充分研究了現(xiàn)有的磁學(xué)計(jì)量的現(xiàn)狀，發(fā)揮了自身*的科研實(shí)力，整合了公司多年的磁學(xué)和電學(xué)研究成果，研制的磁參量檢定、校準(zhǔn)的解決方案。該方案非常適合省級(jí)以上計(jì)量部門組建磁參量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。
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