磁通計是測量磁通(量)的種磁測量儀器。用于空間磁場的測量和材料的磁性研究。常用的有磁電式、電子式和數(shù)字積分式三種類型。

基本原理

磁通計是在測量線圈內(nèi)磁通變化時，根據(jù)可動框架的偏轉(zhuǎn)程度來確定磁通量的磁場測量儀器。在測量線圈和磁通計的可動框架繞組構(gòu)成的閉合回路中，當(dāng)測量線圈內(nèi)磁通Φ變化時，有感應(yīng)電通過框架繞組，促使框架產(chǎn)生定偏度α，Φ和α成正比，磁通量(Wb)為

Φ=(cα/N)×10 (1)

式中c為磁通計沖擊系數(shù)，mWb/格，標(biāo)準(zhǔn)磁通計，c=1;N為測量線圈匝數(shù)。磁通量與所在位置磁場強(qiáng)度H及測量線圈平均截面積S之積有關(guān)，故磁場強(qiáng)度

H=Φ/S = (cα/NS)×10(2)

磁通量是直接測量出的，磁場強(qiáng)度是經(jīng)計算后得出的。磁通計在使用前需要校正，以保證測量的準(zhǔn)確性。

構(gòu)

磁電式

常用的磁電系磁通計，結(jié)構(gòu)上類似于磁電系檢計(見圖)，但未設(shè)置反抗力矩，用無力矩的柔軟導(dǎo)絲將電引入可動線圈，因此線圈可以停留在何位置。磁通計中般裝有調(diào)整機(jī)構(gòu)，可將針或光磁通計標(biāo)調(diào)到刻度盤上便于讀取數(shù)據(jù)的位置。使用時，將處于恒定磁場中的測量線圈L1與磁通計的動圈L2連接。如果使L1中的磁通發(fā)生變化，例如將L1移出磁場(△Φ=Φ)，則在L1中感應(yīng)出電動勢，使磁通計的針由原來的位置α1偏轉(zhuǎn)到新的位置α2，兩位置的差值(Δα=α2-α1)與感應(yīng)電動勢的時間積分成比例，從而也與磁通量的變化Δφ成比例，且△Φ在數(shù)值上等于Φ的關(guān)系，可確定磁通量Φ。

磁電式磁通計按毫韋伯分度，又稱毫韋伯計。其上裝有調(diào)整機(jī)構(gòu)，可在讀數(shù)前將針調(diào)到零點或其他便于讀數(shù)的位置。但其靈敏度較低，僅為 0.1毫韋伯/分度。如要求更的靈敏度，須使用沖擊檢計或使用電子式、數(shù)字積分式磁通計。

電子式

磁通計由電子式積分器與示儀表組成(見圖)。積分器用集成放大器加阻容反饋構(gòu)成;示電表可以是機(jī)械式示電表，也可以是數(shù)字電壓表。當(dāng)探測線圈中所鏈合的磁通變化Δφ時，線圈中感應(yīng)出電動勢e，此時，積分器的輸出電壓e0=-nΔφ/RC(n為探測線圈的匝數(shù)，R為電阻，C 為積分電容)，從示電表上即可讀出與探測線圈相鏈合的磁通的變化量。20紀(jì)80年代的電子式磁通計的靈敏度大約可達(dá)10毫韋伯/分度，遠(yuǎn)于磁電式磁通計，但仍低于沖擊檢計。

數(shù)字積分式

由電壓-頻率變換器與計數(shù)器構(gòu)成。原理上，磁電式磁通計對測量線圈的感應(yīng)電動勢起積分作用，其針偏轉(zhuǎn)反映積分結(jié)果。如此，若采用電子積分器與示電表的組合，即可形成電子式磁通計;若將L1中感應(yīng)電動勢e經(jīng)電壓頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為與其成正比的脈沖系列，再用計數(shù)器累積計數(shù)，即數(shù)字積分，則所計數(shù)值正比于L1中磁通的變化，故稱為數(shù)字磁通計。

探測線圈中的磁通變化Δφ所感生的電壓e，由電壓-頻率變換器轉(zhuǎn)換為脈沖鏈，其重復(fù)頻率與不同時刻的e值成正比。計數(shù)器對脈沖鏈作總計數(shù)，總計數(shù)N與Δφ成正比，從而獲得磁通的變化量。

霍耳斯拉計

上述各種磁通計都用于恒定磁場磁通量的測量。利用霍耳(爾)效應(yīng)既可測量恒定磁場，又可測量交變磁場。當(dāng)將塊半導(dǎo)體矩形薄片(霍耳片)垂直放在磁場B中，并沿薄片縱軸方向通以恒定電，就會在薄片中心橫軸兩端點之間產(chǎn)生與磁場成正比的霍耳電壓，這就是霍耳效應(yīng)，利用霍耳效應(yīng)制作的測量磁通量的儀表稱做霍耳斯拉計