吸引眼球的磁測量工具

　　磁場的測量需要專用的傳感器和物理與電子知識。你可以使用多種儀器，包括高斯計、特斯拉計、磁通表和磁力計，這些設備的價格可以很便宜，也可能高達數十萬美元。看看哪種傳感器能適合您的應用。

　　提示
　　* 所有的磁力計測量的都是 B 場，而不是 H 場。
　　* 用不同傳感器測量交流和直流場。
　　* 有些儀器只能作單軸測量。
　　* 霍爾效應傳感器具有多功能和良好的分辨率，但它們會隨時間和溫度而漂移。
　　* 儀器可以很便宜，也可能高達數十萬美元。

　　早先海員曾使用天然磁石（磁化的磁鐵礦）來探測地球的磁場，這是最早的磁場測量方法之一。今天，數千種的應用都要用到測量磁場。儀器測量的都是 B 場，工程師把它叫做磁通密度，而物理學家則把它叫做磁場。按照美國物理家兼諾貝爾獎獲得者 Melvin Schwartz 的說法：“習慣上稱 B 為磁感，而 H 為磁場強度。我們反對這種習慣，因為 B 是真實的原始磁場，而 H 是人為的附屬概念。”（參考文獻 1）

　　AlphaLab 電磁儀器公司是一家診斷與實驗室產品供應商，其所有人 Bill Lee 博士說：“磁力計無法區別出磁場間的這種人為的區別，即哪個是由線圈產生的磁場，哪個是線圈再加上內部電流循環，例如線圈內的鋼片產生的總磁通密度。鋼片中旋轉的電子會產生磁場。任何一種磁力計測量的都是總磁通密度，它無法區別出線圈產生的量和鐵芯產生的量。”磁場測量的另一個基礎問題是測量的到底是直流場還是交流場，還有，你是只在一個軸上測量，還是同時測量多個軸。

　　從醫用到軍用

　　磁場測量有很多應用。例如，汽車中的傳感器利用地球磁場來幫助導航，而路線傳感器則檢測旁邊通過汽車的磁性標記，確定汽車的類型及方向（參考文獻 2 和圖 1）。在其它應用中，地質學者和地球科學研究人員可以通過精確繪制的磁場，探測鐵礦和其它礦產異常。地質學者通過探測巖石中經年累積的隱蔽磁場，可以追蹤到地球磁場的變化點或多次的反轉（參考文獻 3 和圖 2）。有些地質學探測采用的是一種磁通計，它是連接到積分器上的一個簡單的感應傳感器。當研究人員將磁性材料穿過磁通計并通過線圈時，儀器中的積分器計算出直流電場。

　　磁場測量有一種重要的軍事用途，那就是探測潛艇。例如，Orion P3C 軍用反潛機有一個長長的尾梁，裝有遠離引擎和其它干擾源的磁力計。磁場測量的其它軍事應用還包括在開發測距引信時對小口徑炮彈的測量（參考文獻 4）。炮彈內的儀器會在炮彈穿過地球磁場時，計算其旋轉。由于磁力計知道炮管膛線的圈數比，引信電路就可以計算出彈殼通過的距離，然后在目標點起爆。依靠發射后時間延遲的方法沒有這種方法精確，因為彈丸速度會隨填充的火藥與槍械情況而變化。

　　在工業、科學和醫療領域還有無數的其它應用。工業客戶可能只需核準電機上所用磁鐵的南北極。磁場傳感器供應商 Magnetic Sciences 公司所有人 Paul Elliot 說，輸油管安裝公司需要對油管作測量，以確保鋼材料中沒有殘留的磁場。很多工業應用都必須測量磁場，以保證磁場強度的穩定，其它工業應用如驗證船舶集裝箱的輻射磁場是否超過規定限度。

　　磁場測量的科學應用包括對磁盤驅動器讀取頭的研究。高強度磁場中的材料行為是一個活躍的研究領域，在研究中，經常需要測量常導、室溫和超導磁體產生的高密度磁場。

　　磁場測量在醫療方面的最常見應用之一是校準 MRI（磁共振成像）中的磁場均勻度。在一臺 MRI 機隧道內的磁場均勻度需達百萬分之一量級。靈敏的儀器可以在一個點上測量這種磁場，但更有用的是采用一種排列成弧形的傳感器陣，它由 24 至 32 個傳感器構成。技術人員在 MRI 機的隧道內旋轉這些傳感器，使傳感器組在一個球上掃過。如果磁場在球面上是均勻的，則球內任何點的均勻度只會更佳。另外，MRI 周圍的磁傳感器會屏蔽經過的車輛或電梯的磁場。傳感器將信號反饋給一只 3D Helmholtz 線圈，該線圈產生一個近似均勻的磁場區，可保證外部場不會影響到 MRI 隧道的內部場。

　　醫學研究的另一個領域是人類對我們周圍磁場的敏感性。這個領域的研究有較多的爭論，因為電力線和電動汽車都會輻射出約 1 mG（毫高斯）的磁場，而地球的磁場是 500 mG。當然，MRI 機器還涉及操作人員健康的問題。傳感器分銷商與集成商 GMW Associates 銷售副總裁 Ian J Walker 稱，ICNIRP（國際非電離輻射保護委員會）有關職業靜態磁場的指導意見是：連續暴露的磁場為 200 mT（特斯拉）；短時間全身為 2000 mT；手臂與腿的暴露為 5000 mT。他說：“這些場強都很高，也說明了缺乏直流場對生物體作用的證據。”（參考文獻 5）