磁阻传感器测量地磁场实验教学体会

简要介绍了磁阻传感器的结构和工作原理,解释了标定磁场在地磁场测量中的作用。在此基础上,进一步分析了在不同磁场下磁阻传感器管脚如何调整方向以及在地磁场测量中如何找到地磁子午面等问题,通过具体的操作使学生对磁阻传感器测量地磁场实验的理解能够更加深入。     

新型磁阻传感器测量地磁场实验的教学探讨

探讨了一种新型磁阻传感器在测量地磁场方面的应用。特别在确定地磁子午面方向和测量磁倾角上,提出了新的实验方法。该方法具有操作简单,精确度高等优点。在实验中,学生能够容易掌握关键操作要点,取得了不错的实验教学成果。     

地磁场实验中测量装置的改进

基于磁阻传感器的地磁场测量实验中,磁阻传感器芯片所在转盘的可调自由度较低,在测量地磁场总量和磁倾角时会出现较大误差,且操作较复杂.为此把原装置的单环转盘改良为三环转盘,改进后的实验装置可以直接测量地磁场的大小和磁倾角,并有效地降低实验误差,同时能更直观地展示地磁场矢量和地磁子午面之间的几何位置关系.     

不同传感器精度下的地磁轮廓匹配定位性能分析

地磁基准图、地磁传感器和惯导系统的精度是影响地磁匹配系统可靠性的关键因素. 为提高地磁匹配系统的可靠性, 研究了传感器精度对地磁匹配成功率的影响; 针对不同地磁基准图, 分析了地磁传感器误差、速度误差和航向角误差对地磁匹配成功率影响的物理机理, 根据实际要求通过仿真确定了地磁匹配系统中各传感器的误差范围, 并进行了实验测试. 测试结果表明, 在地磁匹配成功率大于90%时, 速度误差<0.14 m/s, 航向角误差<0.6°, 地磁传感器标准差 <11 nT. 关键词： 地球物理场导航 地磁场 地磁轮廓匹配 性能分析     

地磁对γγ方向角关联测量的影响

在γ-γ角关联实验中,发现能谱中全能峰的位置随探头方位角的改变而变化。本文通过不同的实验,验证了地磁对能谱测量的干扰以及对γ-γ方向角关联测量的影响。发现地磁对测量的影响主要来自光电倍增管,地磁方向与光电倍增管中电子飞行方向的夹角的改变,引起光电倍增管增益变化,最终给γ-γ方向角关联测量带来较大的影响。文中总结了如何减小地磁影响,改进γ-γ方向角关联实验测量的方法。     

光泵磁共振中确定地磁水平分量方向的改进方法

讨论了光泵磁共振实验中亥姆霍兹线圈产生的磁场方向与地磁场水平分量方向的一致程度对实验结果的影响,并分析了传统确定方向一致的方法的不足.通过调节光泵磁共振仪的摆放方向,观察共振信号的分开程度来确定仪器摆放方向与地磁场水平分量方向之间的夹角,当分开程度最小时,对应仪器方向与地磁场水平分量方向相互平行.     

地磁车辆检测器抗邻车位干扰的磁场角度关系分析应用

利用地磁车检器进行停车位检测时,车检器检测轴方向、停车位方向以及地磁场方向之间的角度关系,影响车检器不同轴向的峰值与灵敏度,随意设置会产生邻车位干扰或对磁场扰动的灵敏度低等问题。本研究基于双轴向地磁车检器,在不同停车位方向下,对车检器各个轴向进行测试,找出的最佳指向在保证正向轴高峰值高灵敏度的同时,使侧向轴低峰值低灵敏度,在提高检测精度的同时,减少邻车位干扰问题。研究给出了经验公式,在各地实践中,均得到了良好的效果。     

阴极射线偏转演示实验释疑

在“磁场对电流的作用力”和“磁场对运动电荷的作用力”教学中，阴极射线偏转演示实验起着承上启下的作用．在学生已知磁场对电流有作用力后，自然地提出磁场力是否直接作用于运动电荷？将阴极射线管放在马蹄形磁铁的两极间，从荧光屏上可以观察到：电子束的运动径迹发生弯曲．证明了我们的推想：运动电荷确实受到磁场力的作用．同时可以推论，不载电流的物体是不会使电子束发生偏转的．但是，当我们把一只手靠近射线管时，出乎意料的是电子束也发生了偏转！它偏离了手的方向．而用书本代替手做同样的实验时，却没有明显的偏离现象．为什么…     

电子束发射诱发航天器充电的数值模拟研究

通过发射电子束测量空间地磁场是一种新的有效的地磁场高精度测量方法,但电子束发射对在轨航天器自身状态和安全存在影响。为了研究这一影响,从同步轨道充电机制出发,基于轨道限制机制和朗缪尔方程研究了航天器发射高能电子束时的诱发充电模型,推导了不同初始电位情况下束流发射的平衡电位公式,并编制程序研究了这一过程中粒子束电流、能量、光照等因素对航天器充电电位的影响,得到了航天器对外发射高能电子束时诱发航天器自身或平台的充电电位随时间变化规律,并通过部分解析解对比验证了模拟结果的正确性。     

光磁共振实验测量地磁场方法的探究

在对光磁共振实验原理深入了解的基础上,对光磁共振测量地磁场的诸多方法进行了比较研究,分析了外加水平及竖直方向磁场对共振条件的影响,提出了利用光磁共振实验直接测量地磁场的改进方法.在不抵消地磁场竖直分量的情况下,只改变电流方向而不改变其大小得出前后2次共振频率的平方差与电流的线性关系,进而拟合直线得出斜率,计算出地磁场分量的大小,从而避免了抵消法测地磁场竖直分量带来的误差.     

鸟类铁矿物磁受体中磁赤铁矿片晶链的微磁学分析

实验表明, 自然界中许多动物能感受到磁场信息, 尤其是鸟类能够依靠地磁信息导航归巢或迁徙. 鸟类磁感受机理认为, 鸟类可以通过感受地磁场的强度与倾角建立磁地图从而进行飞行导航. 目前对鸟类用于感受磁场的磁受体的研究仍然处于探索鉴定阶段, 研究铁矿物结构是否具有在生命系统中作为磁受体的物理磁学性质有着十分重要的意义. 本文使用微磁学方法对鸟类基于铁矿物的磁感受机理中的磁赤铁矿片晶状磁受体结构进行三维模拟分析, 对其在地磁场中的畴态及对磁场信息的响应作用进行探究. 结果表明, 自然畴态为涡旋态的磁赤铁矿片晶链具有感受地磁场方向变化的能力. 关键词： 鸟类定向与导航 铁矿物磁感受机理 微磁学     

"双悬线平衡法"测量地磁水平分量

采用“双悬线平衡法”,并利用外加可调磁场与地磁水平分量补偿的方法对地磁水平分量进行了测量．当磁针所受磁场力和双悬线扭力平衡时,以悬线扭力为零作为外加磁场与地磁水平分量“补偿”的判定依据,由于此时的外加磁场与地磁水平分量大小相等方向相反,从而测得地磁水平分量。     

基于阻尼振动模型测量地磁场水平分量

地磁场在日常生活中起着非常重要的作用,目前地磁场的测量方法有很多种,部分实验方法已经应用于学生实验。我们利用永久磁铁在磁场中发生偏转后做阻尼运动的原理来测量磁场,为了准确测量振动周期,我们将一束激光照射在附着在永久磁铁上的小镜子,利用光杠杆原理放大纪录磁铁振动的轨迹,从而通过摄像分析精确计算磁铁振动周期,由此测出地磁场的水平分量。实验测得本地地磁场水平分量为0.0324mT。本文主要为学生进行探究实验提供方法和思路。     

埋地油气管道地磁感应电流(GIC)的混沌特性研究

空间天气影响下的钢制油气管道会产生地磁感应电流,地磁感应电流能够加速管道腐蚀,干扰管道监测装置,危及人身安全.为了研究管道地磁感应电流的非线性动力学特性,首先基于线传输理论,建立了管道地磁感应电流模型,并应用Melnikov方法对模型进行分析,揭示了地磁场与管道系统相互作用而产生混沌的机理,指出管道地磁感应电流具有出现混沌的可能性.其次,以中国西气东输一线管道中卫处6次磁暴事件数据为例,依据功率谱分析法、主分量法、关联维数法、Lyapunov指数法等多种混沌判别方法,对计算得到的地磁感应电流时间序列作了定量和定性的分析,进一步验证理论分析的结果.数学模型和实际数据两方面都表明:在空间天气影响下,埋地钢制管道系统内的地磁感应电流具有混沌特性,为空间天气影响下的钢制油气管道保护提供了理论依据.     

地磁场对用威尔尼特管测电子荷质比的影响

用威尔尼特管测电子荷质比时,电子是在亥姆霍兹线圈所产生的磁场中受力偏转的.但一般通过亥氏线圈的电流不超过2.5A,它产生的磁场和地磁场相比并不算特别强.因此,如果希望得到较好的测量结果,则地磁场的影响就不应忽略.荷质比 e/m 与加速电压 Ua、偏转磁场 B 及电子束半径 r 间的关系为:     

磁针磁矩的测量和耦合磁针的实验研究

第3届全国大学生物理实验竞赛基础实验题包括3部分:测量磁针处局域磁场水平分量的大小,测量磁针的磁矩和转动惯量以及地磁场中耦合磁针的运动研究.介绍竞赛试题的实验内容并给出解答,分析了参赛学生的实验考试结果.     

利用地磁场综合模型CM4分析中国大陆地区地磁场变化

第四代地磁场综合模型CM4是迄今为止将地磁场的内源场和外源场分离得最为彻底的数学模型.利用该模型结合Taylor多项式模型,基于1960—2000年期间中国大陆地区的实测数据,计算并分析了以10a为间隔的内源场和外源场的变化情况,通过将1960—1990年的所有磁异常点归算至2000年以分析地壳磁异常场的总体分布趋势.结果显示:地磁北向分量X的内源场强度总体呈逐年减弱的趋势,从1960年到2000年共下降了约750nT,外源场强度总体呈先增强后减弱的趋势,共下降了约32nT;地磁东向分量Y的内源场强度总体呈先减弱后增强的趋势,1960—2000年期间共上升了约40nT,外源场强度总体呈先减弱后增强再减弱的趋势,共上升了约3.8nT;地磁垂直分量Z的内源场变化趋势与Y分量类似,共上升了约600nT,外源场总体呈先减弱后增强的趋势,共上升了约4.6nT.对于地壳磁异常场,X分量、Z分量、地磁总强度F和地磁水平分量H在中国大陆地区都为负异常分布,X分量和H分量的负异常强度随经度增加而减弱,Z分量和F分量则相反;Y分量和磁偏角D的分布较为类似,在中国的中西部大部分地区为正异常,强度随经度增加而减弱,磁倾角I主要以负异常为主,负异常强度随经度增加而增强.     

地球的磁場

物体在地面上之所以会下落是因为受到地球引力的作用。磁针之所以会指向南北,是因为地球有磁力的作用。引力构成重力场,同样地球的磁力也就构成地磁场。重力场在地球表面上的强度,即引力加速度,等于 g=G M/R~2,式中g为加速度,G为引力恒量,M为地球的质量,R为地球半径。而地磁场在地球表面上的强度,在地磁的     

基于手机软件Phyphox地磁场三要素的测量

智能手机不仅给我们带来便捷的生活,也使我们能够随时随地探索自然,进行物理实验.本实验主要借助Phyphox软件,测量地磁场总磁感应强度的水平分量B_‖和垂直分量B_⊥,算出地磁场总磁感应强度B和磁倾角β,为高中物理必修3中第112页STSE学生实验提供参考.     

光泵磁共振实验探讨

本文讨论了在光泵磁共振实验中，地磁场垂直分量的抵消、样品泡所在处恒定磁场的确定和实验中的干扰信号等问题。阐明了地磁场垂直分量不被抵消情况下，对实验结果的影响；在实验中采用利用一种元素测量样品所在处磁场的方法，准确确定样品泡所在处的恒定磁场；最后对实验中的干扰信号进行了分析。