ванометра с прямолинейной шкалой, которую подсчитывают по формуле

Аа=-. (3.5)

где а - отклонение указателя, отсчитанное по шкале; L - расстояние между зеркалом гальванометра и шкалой, выраженное в делениях шкалы.

Баллистический метод является классическим методом определения магнитных характеристик в постоянных магнитных полях. Погрешность при испытаниях магнитных материалов этим методом составляет приблизительно 1-37о, в случае применения специальных компенсационных схем ее можно уменьшить до десятых долей процента. Основными недостатками баллистического метода являются большая трудоемкость, невозможность проведения непрерывных измерений, трудность автоматизации.

Индукционный метод основан на измерении переменной э.д.с, индуцируемой в катушке при изменении потокосцепления, и может быть использован для измерения Kai постоянных, так и переменных магнитных полей.

При измерении неизменного во времени поля измерительная катушка вращается в магнитном поле с постоянной скоростью. Устройства, основанные на этом принципе, обычно называют измерительными генераторами. При испытаниях магнитных материалов их применяют как коэрцитиметры.

Основными недостатками измерительных генераторов являются сложность механического устройства, а также сравнительно невысокая точность измерений (3-5%). Применение компенсационных схем позволяет повысить точность до 0,1-0,2%, однако это приводит к значительному усложнению подобных устройств.

При измерении переменных во времени полей измерительная катушка остается неподвижной. Среднее значение э. д. с. £ср, индуцированной в ней вследствие изменения потока, определяют по формулам

Zf,j,=4/(5w)Aax (3.6)

и . .

где (Sw)ji и {Sw)h - постоянные измерительных катушек*; Яшах и Бтах - максимальные значения соответственно напряженности поля и магнитной индукции.

Для измерения средних значений э. д. с. применяют в основном магнитоэлектрические вольтметры в сочетании с фазочувствитель-ными выпрямителями: механическими (вибрационными), полупроводниковыми или ламповыми.

* Размещение измерительных катушек на образце рассмотрено при описании баллистического метода.

Устройства такого рода называют феррометрами. В настоящее время в СССР серийно выпускается феррометр Ф5063 для измерения мгновенного и амплитудного значений магнитной индукции и напряженности поля в диапазоне частот от 50 до 1000 Гц.

Погрешность измерения В и Н индукционным методом в переменных полях составляет 2-57о-

Вибрационный метод как разновидность индукционного метода нашел широкое применение при измерении намагниченности слабомагнитных материалов или в образцах весьма малых размеров например при исследовании тонких магнитных пленок. Идея метода состоит в получении в неподвижных приемных катушках измерительного сигнала, пропорционального намагниченности, за счет вибрации испытуемого магнитного образца относительно этих катушек. Этот метод характеризуется высокой чувствительностью при достаточно высокой точности. Так, магнитометр МВ-2 измеряет магнитный момент в диапазоне от 10" до 5-10~2 Ам на образцах размером не более 5x5x5 мм с погрешностью 1%.

Ферроиндукционный (магнитомодуляционный) метод положен в основу построения высокочувствительных феррозондовых тесла-метров для измерения постоянной и переменной индукции и ее градиентов. Например, прибор Г78 измеряет постоянные поля от 10-S до 5-10-Тл, переменные поля с частотой 30-10* Гц на нижнем пределе от 10- до 2-10- Тл с погрешностью не хуже 5%.

Метод взаимодействия измеряемого поля с полем постоянного магнита (магнитометрический). В этом методе обычно исследуе-дуемое намагниченное тело, создающее поле, является неподвижным, а постоянный магнит может вращаться вокруг оси, проходящей через точку опоры. Метод отличается высокими точностью и чувствительностью: погрешность метода составляет десятые доли процента, порог чувствительности равен примерно 10--Ю-* А/м. Высокая чувствительность и точность метода обусловили его широкое применение при измерении слабых полей (например, поля Земли) и решении некоторых метрологических задач. В области испытания магнитных материалов метод используют главным образом для измерения магнитных моментов постоянных магнитов и других намагниченных тел посредством приборов, называемых астатическими магнитометрами.

Метод, основанный на эффекте Холла, позволяет непосредственно измерять магнитную индукцию или напряженность постоянных, переменных и импульсных магнитных полей.

Гальваномагнитный эЛфект Холла состоит в следующем. Если образец в виде полупроводниковой пластинки, по которой проходит ток /, поместить в магнитное поле с индукцией Вп, направленное перпендикулярно плоскости пластинки, то в поперечном к току направлении возникает разность потенциалов

E=R<f-, (3.8)

где R - постоянная Холла, характеризующая свойства полупровод-яикового материала; ф - коэффициент, зависящий от отношения длины датчика к его ширине; d - толщина датчика (пластинки).

Из формулы (3.8) следует, что если через датчик Холла про-лустить ток /=const, то по измеряемой э.д.с. можно судить о значении магнитной индукции

B„=kE, (3.9)

где k - постоянная для данного устройства величина.

Приборы с датчиками Холла имеют практически равномерные шкалы, не содержат контактов или других сложных механических узлов, позволяют осуществлять дистанционные непрерывные измерения и автоматизировать их.

Существует много полупроводниковых материалов, из которых изготавливают датчик Холла. Применяют датчики двух типов: кристаллические и пленочные. Кристаллические датчики выполняют из германия, сурьмянистого индия, арсенида-фосфида индия и некоторых других материалов, а пленочные - из селенида ртути и сурьмянистого индия. Чувствительность пленочных датчиков меньше, чем кристаллических, однако они могут быть изготовлены очень малой толщины (что особенно важно, например, при измерении полей в узких зазорах) и имеют, как правило, лучшую температурную стабильность. Кроме того, пленочные датчики механически прочнее кристаллических.

В качестве примера приведем технические характеристики серийно выпускаемого прибора Ф4354/1 с датчиком Холла; пределы измерения 150-300-600-1500 мТл; класс точности 2,5; размеры пластинки датчика 1,5X2X0,3 мм; размеры зонда 80X4,5x0,75 мм.

Более высокой чувствительностью обладает многопредельный до 1 Тл) тесламетр Г77 с нижним пределом измерений 5-10" Тл, погрешность которого на этом пределе составляет 57о.

Для точных измерений используют цифровые миллитесламетры. Например, прибор ЭМЦ2-20 позволяет определить индукцию в диа-лазоне от Ю-* до 10 Тл (имеет четыре поддиапазона) с разрешающей способностью 10- Тл при основной погрешности не более «,5%.

Для измерения переменных полей частот 20-20 000 Гц предназначен тесламетр Ф4356 с пределами 10"-5-10- Тл, погрешность которого составляет 4 7о •

Метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР) основан на использовании резонансного поглощения энергии электромагнитного поля при совпадений частоты поля с частотой прецессии магнитного момента атомного ядра, находящегося также под действием постоянного поля Я (см. § 1.14).

Для измерения по методу ЯМР ядросодержащий образец в виде ампулы, заполненной соответствующим веществом (при использовании ядер водорода - дистиллированной водой), помещают в измеряемое поле. Образец охватывается обмоткой, питаемой от высокочастотного генератора, частота которого известна и может