La medición del flujo magnético, la densidad de flujo magnético, la fuerza magnetomotriz, la intensidad del campo magnético, etc., en el espacio o en materiales magnéticos es uno de los componentes importantes de la medición de magnitudes magnéticas. La densidad de flujo magnético en el espacio es proporcional a la intensidad del campo magnético, y la medición de esta última es esencialmente la medición de la densidad de flujo magnético. Por lo tanto, lo que mide el magnetómetro es en realidad la densidad de flujo magnético. Las mediciones de campo magnético se realizan principalmente con instrumentos de medición magnética. Según la naturaleza del campo magnético medido, la medición de campo magnético se divide en medición de campo magnético constante y medición de campo magnético cambiante.
Para la medición de campos magnéticos de CC que no varían con el tiempo, existen siete tipos de instrumentos de medición que utilizamos habitualmente:
- Magnetómetro de momento: Magnetómetro, para abreviar. El efecto de fuerza de un campo magnético se utiliza para medir la intensidad de un campo magnético o la magnetización de un material.
- Caudalímetro magnético y amperímetro de impacto (véase amperímetro): Se utiliza para medir el flujo magnético y la densidad de flujo magnético mediante el método de impacto (véase medición de materiales magnéticos blandos). Durante la medición, el flujo magnético en la bobina de detección debe modificarse artificialmente.
- Magnetómetro de bobina giratoria: En el campo magnético constante a medir, se coloca una pequeña bobina de detección y se hace girar a velocidad constante. Midiendo la fuerza electromotriz de la bobina, se puede calcular la densidad de flujo magnético o intensidad del campo magnético. El rango de medición es de 0,1 mtex a 10 tex. El error es de 0,1 a 11 TP3T. La bobina de detección también puede girarse bruscamente o desplazarse rápidamente a una zona libre de campo, y la densidad de flujo magnético se puede medir según el principio del método de choque.
- Magnetómetro de compuerta de flujo: El núcleo de hierro, fabricado con material magnético blando y de alta permeabilidad magnética, se somete simultáneamente a dos tipos de campos magnéticos, uno alterno y otro constante. Debido a la no linealidad de la curva de magnetización y al funcionamiento asimétrico del núcleo, la tensión inducida por la bobina de detección enrollada en el núcleo de hierro contiene componentes armónicos pares, especialmente el segundo armónico. Esta tensión armónica es proporcional a la intensidad del campo magnético constante. La intensidad del campo magnético se calcula midiendo la tensión armónica de la bobina de detección. La estructura principal del magnetómetro de compuerta de flujo se muestra en la figura. Los dos núcleos de la sonda están fabricados con una aleación magnética blanda de alta permeabilidad. Cada núcleo de hierro está enrollado con una bobina de excitación de CA, y la bobina de detección está enrollada sobre ambos núcleos. Las dos bobinas de excitación de CA están conectadas en serie y alimentadas por el oscilador. La intensidad del campo magnético generado en los dos núcleos de hierro es H~, pero en dirección opuesta. De esta manera, las tensiones armónicas fundamentales e impares inducidas en la bobina de detección se cancelan mutuamente. Cuando la sonda se encuentra en el campo magnético constante medido con una intensidad de H0, los dos núcleos de hierro se someten respectivamente a la superposición de H0+H~ y H0-H~, es decir, a los campos magnéticos alterno y constante, generando así tensiones armónicas pares en la bobina de detección. Tras la amplificación selectiva de frecuencia y la detección sincrónica, se obtiene la tensión del segundo armónico, cuya lectura es proporcional a la intensidad del campo magnético constante medido, H0. Los magnetómetros de compuerta de flujo son altamente sensibles, con una resolución de 100 peta. Se utilizan principalmente para medir campos magnéticos débiles. Su uso es amplio en geología, tecnología marina y espacial. El magnetómetro de bombeo óptico, desarrollado en las décadas de 1960 y 1970, y el magnetómetro cuántico superconductor, compuesto por dispositivos de interferencia cuántica superconductores (Squid), presentan una mayor sensibilidad y resoluciones de 10-7 y 10-9 amperios, respectivamente. /Metro
- Magnetómetro de efecto Hall: Una lámina semiconductora rectangular se coloca en un campo magnético (la densidad de flujo magnético es B) perpendicular al plano de la lámina. Si se pasa una corriente continua I entre los extremos opuestos de la lámina, se genera la correspondiente fuerza electromotriz E entre los puntos (es decir, el efecto Hall). Cuando I es una constante, E tiene una relación proporcional con B, y el coeficiente proporcional está relacionado con el ancho b, la longitud l y el espesor d de la lámina y el material utilizado. Esta característica del material también se denomina característica de sensibilidad magnética. Un magnetómetro fabricado con el efecto Hall puede medir valores de densidad de flujo magnético en el rango de 1 mtex a 10 tex. El error es de 0,1~5%. La pieza Hall puede fabricarse delgada y pequeña, extenderse en un espacio estrecho para la medición y también puede utilizarse para medir un campo magnético no homogéneo. Los dispositivos con propiedades de sensibilidad magnética incluyen espirales de bismuto, diodos sensibles al magnetismo, etc., además de las placas Hall.
- Magnetómetro de RMN: Bajo la acción de la densidad de flujo magnético B, el momento magnético del núcleo precesará alrededor de la dirección del campo magnético, y su frecuencia de precesión ƒ0 = γB (γ es la relación giromagnética, que es una constante para cierta sustancia). Si se aplica un pequeño campo magnético alterno en la dirección perpendicular a B, cuando su frecuencia es igual a ƒ0, se producirá absorción de resonancia, es decir, resonancia magnética nuclear. La densidad de flujo magnético o la intensidad del campo magnético se pueden calcular con precisión a partir de la frecuencia de resonancia. Este magnetómetro tiene un rango de medición de 0,1 mtex a 10 tex. La precisión es muy alta y el error es inferior a 10-4 a 10-5. Se utiliza a menudo para proporcionar un campo magnético estándar y como estándar de calibración.
- Potenciómetro magnético: Se utiliza para medir la diferencia de potencial magnético entre dos puntos en el espacio a y b. Si se trata de un campo magnético uniforme, se puede convertir a la intensidad del campo magnético en ese punto. Los magnetómetros también se pueden utilizar para medir la intensidad del campo magnético dentro de un material. Dado que las componentes tangentes de la intensidad del campo magnético en la interfaz del material magnético son iguales, la intensidad del campo magnético medida por el magnetómetro en el espacio a lo largo de la superficie del material es la componente tangente de la intensidad del campo magnético dentro del material. La estructura del potenciómetro magnético consiste en enrollar cables delgados y aislados uniformemente sobre la cinta blanda o lámina dura no magnética. El primero se denomina potenciómetro magnético blando; el segundo, potenciómetro magnético duro. El instrumento de medición adopta un galvanómetro de impacto o un flujómetro. Para un campo magnético constante, el flujo magnético vinculado por el magnetómetro debe modificarse durante la medición. Si la medición es un campo magnético uniforme, la intensidad del campo magnético se convierte a partir de la diferencia de potencial magnético. El magnetómetro se puede calibrar en un campo magnético uniforme estándar y escalar de acuerdo con el valor de la intensidad del campo magnético.
