يُعد قياس التدفق المغناطيسي، وكثافته، والقوة الدافعة المغناطيسية، وشدة المجال المغناطيسي، وغيرها في الفضاء أو المواد المغناطيسية، من أهم جوانب قياس الكميات المغناطيسية. تتناسب كثافة التدفق المغناطيسي في الفضاء طرديًا مع شدة المجال المغناطيسي، وقياس شدة المجال المغناطيسي في الفضاء هو في الأساس قياس كثافة التدفق المغناطيسي. لذا، فإن ما يقيسه مقياس المغناطيسية هو في الواقع كثافة التدفق المغناطيسي. تُجرى قياسات المجال المغناطيسي بشكل رئيسي باستخدام أجهزة القياس المغناطيسية. ووفقًا لطبيعة المجال المغناطيسي المقاس، يُقسم قياس المجال المغناطيسي إلى قياس مجال مغناطيسي ثابت وقياس مجال مغناطيسي متغير.
لقياس المجالات المغناطيسية المستمرة التي لا تتغير مع الزمن. هناك سبعة أنواع من أجهزة القياس التي نستخدمها عادةً:
- مقياس المغناطيسية العزومي: اختصارًا: مقياس المغناطيسية. يُستخدم تأثير قوة المجال المغناطيسي لقياس شدة المجال المغناطيسي أو مغناطيسية المادة.
- مقياس التدفق المغناطيسي ومقياس التيار الكهربائي للصدمات (انظر الأمبيرمتر): يُستخدمان لقياس التدفق المغناطيسي وكثافته بطريقة الصدمة (انظر قياس المواد المغناطيسية اللينة). أثناء القياس، يجب تعديل التدفق المغناطيسي في ملف الكشف بشكل اصطناعي.
- مقياس مغناطيسية بملف دوار: في المجال المغناطيسي الثابت المراد قياسه، ضع ملف كشف صغيرًا، ثم دوّره بسرعة ثابتة. بقياس القوة الدافعة الكهربائية للملف، يمكن حساب كثافة التدفق المغناطيسي أو شدة المجال المغناطيسي. يتراوح نطاق القياس بين 0.1 متر تكس و10 تكس، مع خطأ يتراوح بين 0.1 و1%. يمكن أيضًا قلب ملف الكشف فجأةً أو بسرعة إلى منطقة خالية من المجال، وقياس كثافة التدفق المغناطيسي وفقًا لمبدأ طريقة الصدمة.
- مقياس مغناطيسية بوابة التدفق: يتعرض القلب الحديدي المصنوع من مادة مغناطيسية ناعمة ذات نفاذية مغناطيسية عالية لنوعين من المجالات المغناطيسية المتناوبة والثابتة في آنٍ واحد. ونظرًا لعدم خطية منحنى المغناطيسية، وعمل القلب في منطقة غير متماثلة من المنحنى، فإن الجهد المُستحث بواسطة ملف الكشف الملفوف على القلب الحديدي يحتوي على مكونات توافقية متساوية، وخاصةً التوافقي الثاني. يتناسب هذا الجهد التوافقي مع شدة مجال مغناطيسي ثابتة. وبقياس الجهد التوافقي لملف الكشف، تُحسب شدة المجال المغناطيسي. يوضح الشكل الهيكل الأساسي لمقياس مغناطيسية بوابة التدفق. يتكون القلبان في المجس من سبيكة مغناطيسية ناعمة عالية النفاذية. يلتف كل قلب حديدي بملف إثارة تيار متردد، ويلتف ملف الكشف على القلبين الحديديين. يتصل ملفا إثارة التيار المتردد على التوالي، ويغذيهما المذبذب، وتكون شدة المجال المغناطيسي المتولدة في القلبين الحديديين H~، ولكن في الاتجاه المعاكس. بهذه الطريقة، تُلغي الجهدان التوافقيان الأساسي والفردي المُستحثّان في ملف الكشف بعضهما البعض. عندما يكون المجس في مجال مغناطيسي ثابت مُقاس بشدة H0، يتعرض القلبان الحديديان لتراكب H0+H~ وH0-H~ على التوالي، أي المجالين المغناطيسيين المتناوب والثابت، مما يُولّد جهدين توافقيين متساويين في ملف الكشف. بعد التضخيم الانتقائي للتردد والكشف المتزامن، يُؤخذ الجهد التوافقي الثاني، وتكون قراءته متناسبة مع شدة المجال المغناطيسي الثابت المُقاس H0. تتميز مقاييس المغناطيسية ذات بوابة التدفق بحساسية عالية بدقة 100 بيتا. تُستخدم بشكل رئيسي لقياس المجالات المغناطيسية الضعيفة. تُستخدم على نطاق واسع في الجيولوجيا وتكنولوجيا البحرية والفضاء. يتميز كل من مقياس المغناطيسية المُضخّ بصريًا، الذي طُوّر في ستينيات وسبعينيات القرن الماضي، ومقياس المغناطيسية الكمومي فائق التوصيل المصنوع من أجهزة تداخل كمومي فائقة التوصيل (الحبار)، بحساسية ودقة أعلى تبلغ 10-7 و10-9 أمبير على التوالي. /متر
- مقياس مغناطيسية بتأثير هول: وُضعت صفيحة مستطيلة شبه موصلة في مجال مغناطيسي (كثافة التدفق المغناطيسي B) عموديًا على مستوى الصفيحة. عند مرور تيار مستمر I بين طرفي الصفيحة المتقابلين، تتولد القوة الدافعة الكهربائية A المقابلة E بين النقطتين (أي ما يُعرف بتأثير هول). عندما تكون I ثابتة، تكون E متناسبة مع B، ويرتبط معامل التناسب بعرض الصفيحة b وطولها l وسمكها d والمادة المستخدمة. تُسمى هذه الخاصية للمادة أيضًا بخاصية الحساسية المغناطيسية. يستطيع مقياس المغناطيسية المصنوع باستخدام تأثير هول قياس قيم كثافة التدفق المغناطيسي في نطاق 1 متر تكس إلى 10 تكس. يتراوح الخطأ بين 0.1 و5%. يمكن تصنيع قطعة هول لتكون رقيقة وصغيرة، ويمكن تمديدها في فجوة ضيقة للقياس، ويمكن استخدامها أيضًا لقياس مجال مغناطيسي غير متجانس. تشمل الأجهزة ذات الخصائص المغناطيسية الحساسة حلزونات البزموت، والثنائيات الحساسة للمغناطيس، وغيرها، بالإضافة إلى صفائح هول.
- مقياس مغناطيسية الرنين المغناطيسي النووي: تحت تأثير كثافة التدفق المغناطيسي B، يدور العزم المغناطيسي للنواة حول اتجاه المجال المغناطيسي، وتردد حركته ƒ0 = γB (γ هي النسبة المغناطيسية الجيروسكوبية، وهي ثابتة لمادة معينة). إذا تم تطبيق مجال مغناطيسي متناوب صغير في الاتجاه العمودي على B، وعندما يكون تردده مساويًا لـ ƒ0، سيحدث امتصاص الرنين، أي الرنين المغناطيسي النووي. يمكن حساب كثافة التدفق المغناطيسي أو شدة المجال المغناطيسي بدقة من تردد الرنين. يتمتع هذا المقياس المغناطيسي بمدى قياس يتراوح بين 0.1 متر تكس و10 تكس. دقته عالية جدًا، وخطأه أقل من 10-4 إلى 10-5. غالبًا ما يُستخدم لتوفير مجال مغناطيسي قياسي وكمعيار معايرة.
- مقياس الجهد المغناطيسي: يُستخدم لقياس فرق الجهد المغناطيسي بين نقطتين في الفراغ أ و ب. إذا كان المجال المغناطيسي منتظمًا، يُمكن تحويله إلى شدة المجال المغناطيسي هناك. كما يُمكن استخدام مقاييس المغناطيسية لقياس شدة المجال المغناطيسي داخل المادة. بما أن مُركّبات المجال المغناطيسي عند سطح المادة المغناطيسية متساوية، فإن شدة المجال المغناطيسي التي يقيسها مقياس المغناطيسية في الفراغ على طول سطح المادة هي مُركّبة المجال المغناطيسي داخل المادة. يعتمد تصميم مقياس الجهد المغناطيسي على لف أسلاك رفيعة معزولة بالتساوي على شريط ناعم أو صفيحة صلبة غير مغناطيسية. يُسمى الأول مقياس الجهد المغناطيسي الناعم، ويُسمى الثاني مقياس الجهد المغناطيسي الصلب. يستخدم جهاز القياس الجلفانومتر التصادمي أو مقياس التدفق. في حالة المجال المغناطيسي الثابت، يجب تغيير التدفق المغناطيسي المرتبط بمقياس المغناطيسية أثناء القياس. إذا كان المجال المغناطيسي المقاس منتظمًا، تُحوّل شدة المجال المغناطيسي من فرق الجهد المغناطيسي. يمكن معايرة مقياس المغناطيسية في مجال مغناطيسي موحد قياسي وقياسه وفقًا لقيمة قوة المجال المغناطيسي.
