МАГНИ́ТНЫЕ ИЗМЕРЕ́НИЯ

МАГНИ́ТНЫЕ ИЗМЕРЕ́НИЯ, из­ме­ре­ния ха­рак­те­ри­стик маг­нит­но­го по­ля или маг­нит­ных свойств ве­ще­ст­ва (ма­те­риа­лов) – маг­нит­ной ин­дук­ции, на­пря­жён­но­сти маг­нит­но­го по­ля, маг­нит­но­го по­то­ка, маг­нит­ной про­ни­цае­мо­сти, на­маг­ни­чен­но­сти, ко­эр­ци­тив­ной си­лы и т. д. Сред­ст­ва М. и. клас­си­фи­ци­ру­ют по на­зна­че­нию и прин­ци­пу дей­ст­вия. При­бо­ры для М. и. обыч­но на­зы­ва­ют маг­ни­то­мет­ра­ми; по­ми­мо обоб­щён­но­го на­зва­ния, ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся так­же на­име­но­ва­ния при­бо­ров по из­ме­ряе­мой ве­ли­чи­не или еди­ни­це из­ме­ре­ния (напр., тес­ла­метр – для из­ме­ре­ния маг­нит­ной ин­дук­ции; ве­бер­метр, или флюкс­метр, – маг­нит­но­го по­то­ка; гра­ди­ен­то­метр – гра­ди­ен­та по­ля; ко­эр­ци­ти­метр – ко­эр­ци­тив­ной си­лы). Из ме­то­дов М. и., ис­поль­зуе­мых при ис­сле­до­ва­нии свойств маг­нит­ных ма­те­риа­лов, наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны сле­дую­щие.

Ин­дук­ци­он­ный ме­тод ос­но­ван на из­ме­ре­нии элек­тро­дви­жу­щей си­лы, ко­то­рая воз­бу­ж­да­ет­ся в из­ме­ри­тель­ной (вто­рич­ной) об­мот­ке ис­сле­дуе­мо­го об­раз­ца – замк­ну­то­го (коль­цо, то­ро­ид и т. п.) или ра­зомк­ну­то­го (стер­жень, пла­сти­на, диск) – при из­ме­не­нии в нём маг­нит­но­го по­то­ка. Ме­тод ши­ро­ко при­ме­ня­ет­ся для оп­ре­де­ле­ния кри­вых на­маг­ни­чи­ва­ния, пе­тель гис­те­ре­зи­са, по­терь на гис­те­ре­зис и вих­ре­вые то­ки, маг­нит­ной про­ни­цае­мо­сти и др. ха­рак­те­ри­стик фер­ро­маг­нит­ных ма­те­риа­лов в разл. маг­нит­ных по­лях (по­сто­ян­ном, пе­ре­мен­ном, им­пульс­ном). Для М. и. этим ме­то­дом ис­поль­зу­ют бал­ли­стич. галь­ва­но­мет­ры, вольт­мет­ры, ком­пен­са­то­ры пе­ре­мен­но­го то­ка (по­тен­цио­мет­рич. ус­та­нов­ки), фер­ро­мет­ры, ос­цил­ло­гра­фы и др. По­те­ри на гис­те­ре­зис и вих­ре­вые то­ки из­ме­ря­ют т. н. ватт­мет­ро­вым ме­то­дом, при ко­то­ром с по­мо­щью ватт­мет­ра оп­ре­де­ля­ют мощ­ность, по­гло­щае­мую в це­пи пер­вич­ной об­мот­ки, ис­поль­зуе­мой для пе­ре­маг­ни­чи­ва­ния об­раз­ца. Уст­рой­ст­ва для ре­ги­ст­ра­ции пе­тель гис­те­ре­зи­са на двух­ко­ор­ди­нат­ном са­мо­пис­це в мед­лен­но из­ме­няю­щем­ся по­ле на­зы­ва­ют гис­те­рио­гра­фа­ми, в пе­ре­мен­ном по­ле – фер­ро­гра­фа­ми.

Маг­ни­то­ме­ха­ни­че­ский (пон­де­ро­мо­тор­ный) ме­тод обыч­но со­сто­ит в из­ме­ре­нии си­ло­во­го воз­дей­ст­вия маг­нит­но­го по­ля об­раз­ца на маг­нит­ную стрел­ку (кру­тиль­ный маг­ни­то­метр). Для ком­пен­са­ции влия­ния по­сто­рон­них маг­нит­ных по­лей (напр., по­ля Зем­ли) при­ме­ня­ют две про­ти­во­по­лож­но на­маг­ни­чен­ные стрел­ки (ас­та­ти­че­ский маг­ни­то­метр). Маг­ни­то­ме­ха­нич. ме­тод ис­поль­зу­ет­ся в осн. для по­лу­че­ния кри­вых на­маг­ни­чи­ва­ния и пе­тель гис­те­ре­зи­са об­раз­цов из сла­бо­маг­нит­ных и маг­ни­то­мяг­ких ма­те­риа­лов. В не­ко­то­рых уст­рой­ст­вах (напр., для оп­ре­де­ле­ния кон­стант маг­нит­ной ани­зо­тро­пии) под­виж­ный об­ра­зец сам взаи­мо­дей­ст­ву­ет с внеш­ним од­но­род­ным маг­нит­ным по­лем (маг­ни­то­ме­ха­нич. ани­зо­метр).

Ка­ло­ри­мет­ри­че­ский ме­тод по­зво­ля­ет оп­ре­де­лять удель­ные по­те­ри фер­ро­маг­нит­ных ма­те­риа­лов в ши­ро­ком диа­па­зо­не ра­дио­час­тот (от очень низ­ких до сверх­вы­со­ких час­тот). В ос­но­ве это­го ме­то­да ле­жит из­ме­ре­ние вы­де­ляе­мой об­раз­цом те­п­ло­вой энер­гии при его пе­ре­маг­ни­чи­ва­нии в ка­ме­ре изо­тер­мич., адиа­ба­тич. или диф­фе­рен­ци­аль­но­го ка­ло­ри­мет­ра.

Ме­то­ды СВЧ-трак­та (ре­зо­на­тор­ный, вол­но­вод­ный, ко­ак­си­аль­ный) свя­за­ны с ре­зо­нанс­ным воз­дей­ст­ви­ем сфе­рич. фер­ри­то­во­го об­раз­ца на па­ра­мет­ры СВЧ-трак­та; слу­жат для ис­сле­до­ва­ния маг­нит­ных свойств фер­ри­тов, при­ме­няе­мых в СВЧ-диа­па­зо­не.

Мос­то­вые ме­то­ды ос­но­ва­ны на ис­поль­зо­ва­нии мос­тов пе­ре­мен­но­го то­ка (см. Мост из­ме­ри­тель­ный), в од­но из плеч ко­то­рых вклю­че­на об­мот­ка, на­маг­ни­чи­ваю­щая об­ра­зец. Ин­дук­тив­ность об­мот­ки за­ви­сит от маг­нит­ных па­ра­мет­ров ма­те­риа­ла об­раз­ца. С по­мо­щью этих ме­то­дов из­ме­ря­ют ком­плекс­ную маг­нит­ную про­ни­цае­мость, тан­генс уг­ла по­терь и удель­ные по­те­ри в об­раз­це.

С по­мо­щью Хол­ла пре­об­ра­зо­ва­те­лей оп­ре­де­ля­ют па­ра­мет­ры маг­нит­но­го по­ля вбли­зи ра­зомк­ну­тых на­маг­ни­чен­ных об­раз­цов (т. н. ме­тод Хол­ла); ис­поль­зу­ет­ся, напр., для из­ме­ре­ния ко­эр­ци­тив­ной си­лы.

Для оп­ре­де­ле­ния ха­рак­те­ри­стик маг­нит­но­го по­ля, в ча­ст­но­сти в пром. ус­ло­ви­ях, при­ме­ня­ют так­же элек­тро­ди­на­ми­че­ский ме­тод, при ко­то­ром из­ме­ря­ют угол по­во­ро­та ка­туш­ки с то­ком под дей­ст­ви­ем маг­нит­но­го по­ля на­маг­ни­чен­но­го об­раз­ца. К пре­иму­ще­ст­вам это­го ме­то­да от­но­сит­ся воз­мож­ность гра­дуи­ро­ва­ния шка­лы при­бо­ра не­по­сред­ст­вен­но в еди­ни­цах из­ме­ряе­мой ве­ли­чи­ны (ин­дук­ции или на­пря­жён­но­сти по­ля).

Маг­ни­то­оп­ти­че­ские ме­то­ды ос­но­ва­ны на бе­зы­нер­ци­он­ных маг­ни­то­оптич. эф­фек­тах (см. Кер­ра эф­фек­ты, Фа­ра­дея эф­фек­ты); по­зво­ля­ют ви­зу­аль­но на­блю­дать до­мен­ную струк­ту­ру тон­ких маг­нит­ных плё­нок (маг­ни­то­по­ля­ри­ско­пы), из­ме­рять диа­метр ци­лин­д­рич. маг­нит­ных до­ме­нов, под­виж­ность и ко­эр­ци­тив­ность до­мен­ных гра­ниц, на­маг­ни­чен­ность на­сы­ще­ния (маг­ни­то­по­ля­ри­мет­ры), ре­ги­ст­ри­ро­вать кри­вые на­маг­ни­чи­ва­ния и пет­ли гис­те­ре­зи­са (маг­ни­то­по­ля­ро­гра­фы) и др.

При ис­сле­до­ва­нии маг­нит­ной струк­ту­ры ве­ще­ст­ва ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли ре­зо­нанс­ные ме­то­ды, ос­но­ван­ные на ре­зо­нанс­ном по­гло­ще­нии энер­гии пе­ре­мен­но­го элек­тро­маг­нит­но­го по­ля элек­трон­ной или ядер­ной под­сис­те­мой ве­ще­ст­ва (см. Ядер­ный маг­нит­ный ре­зо­нанс, Электронный парамагнитный ре­зо­нанс, Фер­ро­маг­нит­ный ре­зо­нанс).

Важ­ную об­ласть М. и. со­став­ля­ют из­ме­ре­ния ха­рак­те­ри­стик маг­нит­ных ма­те­риа­лов (фер­ри­тов, маг­ни­то­ди­элек­три­ков и др.) в пе­ре­мен­ных маг­нит­ных по­лях по­вы­шен­ной и вы­со­кой час­то­ты (от 10 кГц до 200 МГц). Для этой це­ли ис­поль­зу­ют в осн. ватт­мет­ро­вый, мос­то­вой и ре­зо­нанс­ный ме­то­ды. Из­ме­ря­ют обыч­но по­те­ри на пе­ре­маг­ни­чи­ва­ние, ко­эф­фи­ци­ен­ты по­терь на гис­те­ре­зис и вих­ре­вые то­ки, ком­по­нен­ты ком­плекс­ной маг­нит­ной про­ни­цае­мо­сти. Из­ме­рения осу­ще­ст­в­ля­ют при по­мо­щи пер­меа­мет­ра, фер­ро­мет­ра и др. уст­ройств, по­зво­ляю­щих оп­ре­де­лять час­тот­ные ха­рак­те­ри­сти­ки ма­те­риа­лов.

М. и. ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся при не­раз­ру­шаю­щем кон­тро­ле ма­те­риа­лов и из­де­лий, гео­ло­гич. раз­вед­ке по­лез­ных ис­ко­па­е­мых, в крио­ген­ной элек­тро­энер­ге­ти­ке, при ис­сле­до­ва­нии маг­нит­ных по­лей био­ло­гич. объ­ек­тов и в др. об­лас­тях.