吸引眼球的磁測量工具

　　磁場的測量需要專用的傳感器和物理與電子知識。你可以使用多種儀器，包括高斯計、特斯拉計、磁通表和磁力計，這些設(shè)備的價格可以很便宜，也可能高達數(shù)十萬美元?？纯茨姆N傳感器能適合您的應(yīng)用。

　　提示
　　* 所有的磁力計測量的都是 B 場，而不是 H 場。
　　* 用不同傳感器測量交流和直流場。
　　* 有些儀器只能作單軸測量。
　　* 霍爾效應(yīng)傳感器具有多功能和良好的分辨率，但它們會隨時間和溫度而漂移。
　　* 儀器可以很便宜，也可能高達數(shù)十萬美元。

　　早先海員曾使用天然磁石（磁化的磁鐵礦）來探測地球的磁場，這是最早的磁場測量方法之一。今天，數(shù)千種的應(yīng)用都要用到測量磁場。儀器測量的都是 B 場，工程師把它叫做磁通密度，而物理學家則把它叫做磁場。按照美國物理家兼諾貝爾獎獲得者 Melvin Schwartz 的說法：“習慣上稱 B 為磁感，而 H 為磁場強度。我們反對這種習慣，因為 B 是真實的原始磁場，而 H 是人為的附屬概念?！保▍⒖嘉墨I 1）

　　AlphaLab 電磁儀器公司是一家診斷與實驗室產(chǎn)品供應(yīng)商，其所有人 Bill Lee 博士說：“磁力計無法區(qū)別出磁場間的這種人為的區(qū)別，即哪個是由線圈產(chǎn)生的磁場，哪個是線圈再加上內(nèi)部電流循環(huán)，例如線圈內(nèi)的鋼片產(chǎn)生的總磁通密度。鋼片中旋轉(zhuǎn)的電子會產(chǎn)生磁場。任何一種磁力計測量的都是總磁通密度，它無法區(qū)別出線圈產(chǎn)生的量和鐵芯產(chǎn)生的量?！贝艌鰷y量的另一個基礎(chǔ)問題是測量的到底是直流場還是交流場，還有，你是只在一個軸上測量，還是同時測量多個軸。

　　從醫(yī)用到軍用

　　磁場測量有很多應(yīng)用。例如，汽車中的傳感器利用地球磁場來幫助導(dǎo)航，而路線傳感器則檢測旁邊通過汽車的磁性標記，確定汽車的類型及方向（參考文獻 2 和圖 1）。在其它應(yīng)用中，地質(zhì)學者和地球科學研究人員可以通過精確繪制的磁場，探測鐵礦和其它礦產(chǎn)異常。地質(zhì)學者通過探測巖石中經(jīng)年累積的隱蔽磁場，可以追蹤到地球磁場的變化點或多次的反轉(zhuǎn)（參考文獻 3 和圖 2）。有些地質(zhì)學探測采用的是一種磁通計，它是連接到積分器上的一個簡單的感應(yīng)傳感器。當研究人員將磁性材料穿過磁通計并通過線圈時，儀器中的積分器計算出直流電場。

　　磁場測量有一種重要的軍事用途，那就是探測潛艇。例如，Orion P3C 軍用反潛機有一個長長的尾梁，裝有遠離引擎和其它干擾源的磁力計。磁場測量的其它軍事應(yīng)用還包括在開發(fā)測距引信時對小口徑炮彈的測量（參考文獻 4）。炮彈內(nèi)的儀器會在炮彈穿過地球磁場時，計算其旋轉(zhuǎn)。由于磁力計知道炮管膛線的圈數(shù)比，引信電路就可以計算出彈殼通過的距離，然后在目標點起爆。依靠發(fā)射后時間延遲的方法沒有這種方法精確，因為彈丸速度會隨填充的火藥與槍械情況而變化。

　　在工業(yè)、科學和醫(yī)療領(lǐng)域還有無數(shù)的其它應(yīng)用。工業(yè)客戶可能只需核準電機上所用磁鐵的南北極。磁場傳感器供應(yīng)商 Magnetic Sciences 公司所有人 Paul Elliot 說，輸油管安裝公司需要對油管作測量，以確保鋼材料中沒有殘留的磁場。很多工業(yè)應(yīng)用都必須測量磁場，以保證磁場強度的穩(wěn)定，其它工業(yè)應(yīng)用如驗證船舶集裝箱的輻射磁場是否超過規(guī)定限度。

　　磁場測量的科學應(yīng)用包括對磁盤驅(qū)動器讀取頭的研究。高強度磁場中的材料行為是一個活躍的研究領(lǐng)域，在研究中，經(jīng)常需要測量常導(dǎo)、室溫和超導(dǎo)磁體產(chǎn)生的高密度磁場。

　　磁場測量在醫(yī)療方面的最常見應(yīng)用之一是校準 MRI（磁共振成像）中的磁場均勻度。在一臺 MRI 機隧道內(nèi)的磁場均勻度需達百萬分之一量級。靈敏的儀器可以在一個點上測量這種磁場，但更有用的是采用一種排列成弧形的傳感器陣，它由 24 至 32 個傳感器構(gòu)成。技術(shù)人員在 MRI 機的隧道內(nèi)旋轉(zhuǎn)這些傳感器，使傳感器組在一個球上掃過。如果磁場在球面上是均勻的，則球內(nèi)任何點的均勻度只會更佳。另外，MRI 周圍的磁傳感器會屏蔽經(jīng)過的車輛或電梯的磁場。傳感器將信號反饋給一只 3D Helmholtz 線圈，該線圈產(chǎn)生一個近似均勻的磁場區(qū)，可保證外部場不會影響到 MRI 隧道的內(nèi)部場。

　　醫(yī)學研究的另一個領(lǐng)域是人類對我們周圍磁場的敏感性。這個領(lǐng)域的研究有較多的爭論，因為電力線和電動汽車都會輻射出約 1 mG（毫高斯）的磁場，而地球的磁場是 500 mG。當然，MRI 機器還涉及操作人員健康的問題。傳感器分銷商與集成商 GMW Associates 銷售副總裁 Ian J Walker 稱，ICNIRP（國際非電離輻射保護委員會）有關(guān)職業(yè)靜態(tài)磁場的指導(dǎo)意見是：連續(xù)暴露的磁場為 200 mT（特斯拉）；短時間全身為 2000 mT；手臂與腿的暴露為 5000 mT。他說：“這些場強都很高，也說明了缺乏直流場對生物體作用的證據(jù)?！保▍⒖嘉墨I 5）