[实用新型]一种基于二维方孔板的稳恒磁场描绘器

说明书

本实用新型公开了一种基于二维方孔板的稳恒磁场描绘器，用于探测线圈的磁感应强度分布规律，包括线圈底座、二维方孔板、直流数字电压表、稳压稳流直流电源、霍尔探头及导线，所述线圈底座上部固定有垫板，所述垫板上部与二维方孔板固定在一起，所述二维方孔板均布设有多个大小相等且具有隔断的方孔，通过切除若干隔断形成两个长槽，所述垫板设置与二维方孔板上下对应尺寸相同的两个长槽。与现有技术相比，本实用新型借助方孔板实现霍尔探头的定位和定向测量，测量数据可利用Origin软件和Matlab软件处理，测量结果准确，测量方便、快捷，形象直观，成本低，具有一定推广和使用价值。

技术领域

本实用新型涉及电工电子测量用具技术领域，具体涉及一种基于二维方孔板的稳恒磁场描绘器。

背景技术

磁场与现代科学研究紧密相连，也与生活生产息息相关。地质勘探、磁导航、电子束和离子束加工装置、受控热核反应和人造地球卫星等领域均涉及磁场测量问题。磁场描绘也是普通物理实验课中的重要内容之一。目前的磁场描绘仪主要有两种，第一种是采用探测线圈研究圆线圈及亥姆霍兹线圈的磁场，第二种是利用霍尔效应探头研究圆线圈及亥姆霍兹线圈的磁场。第一种的原理是电磁感应，该仪器可以研究线圈轴线上各点的磁感应强度的分布规律，能够确定磁场方向，画出磁感线。该方法的缺点有：第一，感应电动势很微弱，不易测量。第二，探测线圈使用频繁,线径又太细，经常接触不良。第三，探测线圈与毫伏表构成回路，回路内的交变电流导致探测线圈自身产生一个自感电动势影响测量。第四，描绘磁感线时，操作起来既困难又费劲。第二种的原理是霍尔效应，如目前实验室常使用的DH4501A磁场描绘仪，该仪器能测量磁场中不同位置各点沿着轴线方向的磁感应强度，可以研究研究线圈轴线上各点的磁感应强度的分布规律。该方法的缺点有：第一，霍尔元件的移动需要依靠手动转动丝杆，测量比较辛苦；第二，无法确定磁场方向，不能描绘磁感线。

采用霍尔元件测量磁感应强度，灵敏而稳定，读数方便，逐渐成为磁场描绘实验的主流方法。现有的利用霍尔效应的磁场描绘仪，如DH4501A，不能确定磁场的方向，因此，有必要设计一种利用霍尔效应既能探测线圈轴线上各点的磁感应强度的分布规律，又能确定磁场方向、画出磁感线的方法。全自动磁场分布测量仪可以实现磁感应强度的自动化测量，但是，需要复杂的机械运动系统、驱动控制系统、数据采集磁铁和软件系统，不便在学生实验中推广。因此，有必要开发一种新的磁场描绘仪器。

发明内容

为解决上述缺陷，本实用新型的目的在于提出一种基于二维方孔板的稳恒磁场描绘器，自动化程度高，不仅能探测线圈轴线上各点的磁感应强度的分布规律，又能确定磁场方向和画出磁感线，在教学实验中具有重要的推广意义。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于二维方孔板的稳恒磁场描绘器，用于探测线圈的磁感应强度分布规律，其特征在于：包括线圈底座、二维方孔板、直流数字电压表、稳压稳流直流电源及霍尔探头，所述线圈底座上部固定有垫板，所述垫板上部与二维方孔板固定在一起，所述二维方孔板均布设有多个大小相等且具有隔断的方孔，通过切除若干隔断形成两个长槽，所述垫板设置与二维方孔板上下对应尺寸相同的两个长槽，所述长槽通过长度与线圈外径相等，宽度与线圈厚度相等，使两个长槽分别卡接一线圈，线圈底部位于线圈底座上，两线圈串联在一起，通过连接稳压稳流直流电源形成磁场；

所述霍尔探头与直流数字电压表连接，且所述霍尔探头具有一与方孔大小相等的基座，所述基座底面为探测面，探测时通过手持霍尔探头，将霍尔探头的基座插入方孔，依次测量每个方孔在两线圈轴向和径向的磁感应强度，利用Origin软件或Matlab软件按照矢量合成画出每个方孔处的磁感应强度矢量，得到磁感应强度矢量分布图。

进一步地，所述方孔的行距与列距相等，通过在竖直方向切除若干隔断来形成的两个长槽，相隔一定距离设置。

所述二维方孔板上设置的多个方孔，以行的方向为X轴，列的方向为Y轴，使每个方孔的坐标为（x，y），按照每个方孔的坐标来对检测点的磁场强度进行一一记录。