JJG242-1995特斯拉計.pdf

署 暑 督中華人民共和國國家計量檢定規(guī)程 J J G 2 4 2 - 1 9 9 5特斯拉計1 9 9 5 一0 5 一3 1 發(fā)布1 9 9 6 一0 5 一0 1 實施國 家 技 術 監(jiān) 督 局發(fā)布J J G 2 4 2 -1 9 9 5特斯拉計檢定規(guī)程J J G 2 4 2 - 1 9 9 5產(chǎn).。.。.。.令.心.。.。V e r i f i c a t i o n Re g u l a t i o n o f代替 J J G 2 4 2 -1 9 8 2Te s l a一M e t e r伊.、.0. o . o.o. 0.o. o . o.o. o . 0.o. 口 . o.口 本檢定規(guī)程經(jīng)國家技術監(jiān)督局于 1 9 9 5 年0 5 月3 1 日 批準， 并自1 9 %年0 5 月 0 1日起施行 。歸口單位 :起草 單位 :中國計量科學研究院中國計量科學研究院本規(guī)程技術條文由起草單位負責解釋J J G 2 4 2 - 1 9 9 5本規(guī)程主要起草人: 劉恒基 參加起草人: 鄒 顯安( 中國計量科學研究院)( 中國計量科學研究院)J J G 2 4 2 - 1 9 9 5目錄一 技 術 條 件和 檢 定 項目 一 ( 川二檢定裝置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 2 )三檢定方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 3 )四檢定結果處理和檢定周期 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 5 )附錄 1 核磁共振標準檢定裝置 ( 7)附錄 2 霍爾效應特斯拉計的工作原理 ( 9 )附錄 3 線圈法特斯拉計的工作原理 ， ( 1 1 )附錄4 主要術語和定義 ， ( 1 3 )附錄5 特斯拉計檢定原始記錄格式 ， ( 1 5 )附錄6 檢定證書 ( 背面)格式 ( 1 6 )7 .1 G 2 4 2 - 1 9 9 5特斯拉計檢定規(guī)程 本規(guī)程適用于新生產(chǎn)的、使用中和修理后的霍爾效應法特斯拉計、 旋轉線圈法特斯拉計 一 及其它測量恒定磁場用的指針式、數(shù)字式和智能特斯拉計的檢定。一技術條件和檢定項 目1 特斯拉計的量值檢定范圍為 0 . 0 1 - 2 . 0 T 02 檢定溫度為 ( 2 0 士 5 ) C 。相對濕度 簇8 0 %。準確度優(yōu)于 0 . 5 %的特斯拉計應帶有恒溫探頭或給出探頭溫度修正系數(shù)。3 檢定環(huán)境的機械振動和外磁場干擾 ，以不影響對基本誤差的檢定為宜。4 特斯拉計機體與標準磁場應保持一定距離 ( 如 0 . 5 m以上) ，以不影響對基本誤差檢定為宜 。5 進行外觀檢查 :特斯拉計的外殼、外露開關、功能旋鈕、相應標志應完備無損、清晰無誤 。6 特斯拉計的零位漂移:零位漂移應不超過表 1 規(guī)定。基本誤差0 . 5 %的特斯拉計其零位漂移的考察時間為 3 0 m i n o7“ 校準磁場” :“ 校準磁場”誤差不應超過允許基本誤差的 1 / 3 08 示值變動性:示值變動性不應超過表 1 規(guī)定。9 探頭正反向示值差值 :在同一磁場下正、反示值差值不應超過允許基本誤差1 0 特斯拉計基本誤差1 0 . 1 指針表讀數(shù)的特斯拉計，基本誤差以引用誤差表示。1 0 . 2 數(shù)字表讀數(shù)的特斯拉計，基本誤差以相對誤差表示。1 0 . 3 特斯拉計的基本誤差、回程誤差、示值變動性不應超過表 1 規(guī)定。表1 特斯拉計的允許基本誤差、回程誤差、示值變動性及零漂名義準確度 ( %)0 . 0 10 . 10. 20. 51 . 01 . 52 . 5允許基本誤差 ( %)- 0 . 0 1士 0 . 1士0 . 2士0. 5- 1 . 0士 1 . 5士2 5指針表 回程誤差 ( %)- 0. 0 1士0. 1士0 . 2士0 . 5- 1 . 0士 1 . 5士2 . 5數(shù)字表示值變動性 ( %)士 0 . 0 1-0. 1,0 . 2士0.5士 1 . 0士 1 . 5士2 . 5零漂0 . 2 ( a B)注:a 特斯拉計的名義準確度; B 特斯拉計測量檔的上限或數(shù)字特斯拉計的起始檢定示值。J J G 2 4 2 -1 9 9 5二檢 定 裝 置1 1 檢定裝置分為核磁共振標準檢定裝置和其它標準檢定裝置。檢定裝置測量不確定度不應超過被檢特斯拉計允許誤差的 1 / 3 01 2 核磁共振標準檢定裝置一般含有:標準磁感應量具 ( 可以是電磁鐵、永磁鐵或其它各種類型的線圈形式的磁感應量具) 、核磁共振特斯拉計和其它輔助設備。 核磁共振檢定裝置檢定 0 . 0 1 %一 0 . 5 %準確度的特斯拉計，其允許極限誤差應不大于 0 . 0 0 3 % 一0 . 1 %。1 2 . 1 在一般情況下，標準磁場的不穩(wěn)定度在檢定單個示值的時間內(nèi)，不應超過被檢特斯拉計允許誤差的 1 / 1 0 一1 / 5 。用替代比較法檢定時，探頭范圍的磁場不均勻度應不超過被檢特斯拉計允許誤差的1 / 5 。用同時比較法檢定時，標準和被檢探頭之間的磁場不均勻度，應不超過被檢特斯拉計允許誤差的 1 / 5 ，如果兩點磁場差值已知，則列入差值修正后所引起的誤差應不超過允許誤差的 1 / 5 01 2 . 2 核磁共振特斯拉計采用 H ( 質子)和 L i z( 鏗核)作為標準共振核子，其旋磁比值 Y 。 和 Y , ， 以 優(yōu)于0 . 0 0 1 % 的準確度測出: Y P = 2 . 6 7 5 1 5 4 x 1 了 T 一 5 一 ， Y U = 1 . 0 3 9 6 5 x 1 0 T 一s 一 1 如果使用其它核物質，旋磁比誤差應不大于被檢特斯拉計允許誤差的 1 / 1 0 0 核磁共振特斯拉計共振頻率的測量誤差 ( 包括共振點的不確定誤差)不大于被檢特斯拉計允許誤差的1 / 1 0 0 如果使用直讀磁感應值的核磁共振特斯拉計，其讀數(shù)誤差不大于被檢特斯拉計允許誤差的1 / 5 01 3 其它標準檢定裝置一般含有:標準磁感應量具 、標準特斯拉計和其它輔助設備。 標準檢定裝置檢定 0 . 1 %及其以下準確度的特斯拉計。1 3 . 1 標準磁場的要求和 2 .中相同。1 3 . 2 標準特斯拉計分為旋轉線圈法特斯拉計和霍爾效應法特斯拉計，旋轉線圈法特斯拉計可檢定0 . 1 %及以下準確度的特斯拉計 ，霍爾效應法特斯拉計只允許檢定 0 . 5 %及以下準確度的特斯拉計。 標準特斯拉計的分辨力不能低于被檢特斯拉計，其實際誤差應不超過被檢特斯拉計允許誤差的 1 / 5 。標準特斯拉計依讀數(shù)類型可分為: 標準數(shù)字特斯拉計檢定數(shù)字特斯拉計時，與被檢特斯拉計的準確度之比不大于 1 / 5 0 標準指針式特斯拉計在檢定指針表讀數(shù)的特斯拉計時，其準確度之比不大于 1 / 5 a在檢定數(shù)字特斯拉計時，應在量限的3 / 4以上進行。 準確度之 比大于 1 / 5 的標準特斯拉計應引人修正值使用。1 3 . 3 標準特斯拉計的年變化不應超過被檢特斯拉計允許誤差的 1 / 1 0 ，或不超過 自身準確度的 1 / 3 。如果沒有足夠時間考察，則應縮短檢定周期。1 4 若標準檢定裝置不含標準特斯拉計 ，而標準磁感應量具的磁場值由其磁通密度線圈 2 J J G 2 4 2 -1 9 9 5常數(shù)或由其電流一磁場曲線而測得.其常數(shù)或曲線要經(jīng)過高一級標準定標 ，定標誤差不大于被檢特斯拉計允許誤差的 1 / 5 01 4 . 1 磁感應量具的磁場穩(wěn)定度應小于被檢特斯拉計允許誤差的 1 / 5 01 4 . 2 磁感應量具電流的測量誤差應小于被檢特斯拉計的 1 / 5 0巧檢定裝置通常應具有調(diào)節(jié)探頭位置的設施，保證探頭能夠精細調(diào)整到最佳位置，其對位誤差應不大于被檢特斯拉計允許誤差的 1 / 5 0三檢 定 方 法( 一)外觀檢查1 6 先對特斯拉計的外殼、外露開關以及標志等項目進行檢查，新生產(chǎn)的和外國進 口的驗收檢定應要求全部完好 ，其它特斯拉計也不應有可能引起測量錯誤或使特斯拉計損壞的缺陷。如發(fā)現(xiàn)有此類缺陷，則應修復后方可檢定，自制或改制的特斯拉計亦要有相應的標志 。1 7 特斯拉計與探頭必須配套，再次送檢時需持上一次檢定結果。( 二)零位測定1 8 按照被檢特斯拉計的使用說明和操作規(guī)定依次進行預熱、調(diào)零和校準 ，將探頭置于“ 零磁場中” ，“ 零磁場”值不應超過被檢特斯拉計最低檢定示值允許誤差的 1 / 3 。量程開關撥至被檢最低量程擋 ( 如 l O m T 擋) ，調(diào)零并進行測量，以后每隔 5 m i n 測量一次零磁場值，連續(xù) 6次，觀察最大零位改變是否符合表 1 的規(guī)定。如超過規(guī)定，則應將指針表量程開關撥至上一擋 ( 如 5 0 m T擋) ，或調(diào)整數(shù)字表的起始檢定示值，同上方法觀察零漂直至符合表 1 的規(guī)定后，即從該擋 ( 該點)開始進行基本誤差檢定。( 三)“ 校準磁場”的測定或重新定標1 9 帶有 “ 校準磁場”的特斯拉計，直接對其 “ 校準磁場”進行測量或重新定標。1 9 . 1 用標準特斯拉計測量 “ 校準磁場”值，測量值與給出值之間的誤差不應超過允許誤差的 1 / 3 ;如超過 1 / 3 ，則連測 3 次，將 3 次測量的平均值作為 “ 校準磁場”的重新定標值。1 9 . 2 如果標準特斯拉計探頭不便于直接測量 ，則可依下述方法測量 “ 校準磁場”值。 按照使用說明書調(diào)好被檢特斯拉計，將量程開關撥至適當位置 ( 以獲得最大示值) ，測量 “ 校準磁場” ，調(diào)節(jié) “ 校準”旋鈕，使其讀數(shù)等于 “ 校準磁場”的給出值。然后將探頭移到標準磁場中，調(diào)節(jié)標準磁場使被檢特斯拉計具有同一讀數(shù) ，而由標準特斯拉計測量標準磁場的實際值，被檢特斯拉計的指示值與實際值之間的誤差不應超過允許誤差的 1 / 3 ，如果超過 1 / 3 ，則如上反復測量 3 次，取 3 次實際值的平均值作為 “ 校準磁場”的重新定標值。2 0“ 校準線”的測定 對于帶有 “ 校準磁場”而沒有給出值但表面刻有 “ 校準線”的 ( 如 C T 一 3型)和只帶 “ 校準線”的 ( 如 C T 一 5型)指針表讀數(shù)的特斯拉計，對 “ 校準線”的測定和定標方法如下 : 37 J G 2 4 2 - 1 9 9 5 按照使用說明調(diào)零和校準，量程開關撥至儀器的校準量程 如 0 . 2 5 T )擋，測量標準磁場。調(diào)節(jié)標準磁場使標準特斯拉計指示滿量程 ( 如 0 . 2 5 T ) ，此時被檢特斯拉計指示值與標準特斯拉計測得的實際值之間誤差應符合允許基本誤差的規(guī)定。如超差，則調(diào)節(jié) “ 校準”旋鈕，使被檢特斯拉計指示滿量程 ( 即0 . 2 5 T ) ，然后將方式開關撥至 “ 校準”( 帶有校準磁場的特斯拉計要將探頭移人 “ 校準磁場”中) ，檢查指針對校準線的偏離，如此反復 3 次，將 3 次偏離的格值的平均值作為 “ 校準線”的修正值。 如果用戶要求把新校準值按原來 “ 校準線”調(diào)整，則在可能條件下給予調(diào)整，但不作為檢定的必須內(nèi)容。2 1 校準常數(shù)的測定 將被檢特斯拉計按使用說明調(diào)零和校準 ，然后測量合適的標準磁場，使其示值接近滿雖程值，此示值與用標準特斯拉計測得的實際值之間的誤差應不超過允許的基本誤差， 否則應調(diào)節(jié) “ 校準”旋鈕 ，使示值等于實際值，重新檢查校準常數(shù)實際值，經(jīng)過 3次這樣測量 ，取其平均值作為被檢特斯拉計的常數(shù)重新定標值。( 四)特斯拉計探頭正、反向示值差值的測定2 2 對于雙向指示的特斯拉計，在使示值大于 3 / 4 滿量程值的同一磁場下測量被檢特斯拉計探頭正向示值和反向示值，反向示值減去正向示值，其差值 表示方法與基本誤差形式相同)不應超過特斯拉計的允許誤差。( 五)基本誤差，示值回程誤差的測定2 3 一般對指針表只檢滿量程、1 / 2 量程和 7 / 1 0量程值。如果兩相鄰量程的示值檢定點不銜接，可在高量程適當增加檢定點，也可以根據(jù)使用單位要求增加檢定點。 表2 列出對P G 一 5 型特斯拉計采取的 示值檢定點。 表 2 PG一5型特斯拉計 示值檢 定點( mT ) 對于數(shù)字特斯拉計，每個量程應均勻檢定 5 點，其起始檢定點的有效位數(shù)字應能分辨該點的允許誤差，量程之間需銜接。 基本誤差檢定通常采用同時比較和替代比較兩種方法。2 4 同時比較法是將標準和被檢探頭置于同一磁場中，這一方法對標準磁場的穩(wěn)定度要求較低 ( 0 . 2 耐 ，但兩探頭須有一定距離，對磁場均勻度要求較高2 4 . 1 替代比較法是用標準和被檢探頭輪換測量同一位置的標準磁場，因此對磁場的均勻度要求較低 ，而對磁場的穩(wěn)定度要求較高 ( 0 . 1 a ) .2 5 基本誤差測定程序2 5 . 1 先將檢定裝置和被檢特斯拉計的電源接通 ( 須注意被檢特斯拉計的電源方式和外 4J J G 2 4 2 -1 9 9 5電源電壓) ，使全部工作儀器預熱，預熱時間按使用說明書的要求或根據(jù)特斯拉計的類型和環(huán)境溫度等實際條件而定。2 5 . 2 按照儀器操作規(guī)定，特斯拉計經(jīng)過調(diào)零和校準等步驟，待標準磁場和特斯拉計的零位穩(wěn)定后方可檢定。2 5 . 3 如標準特斯拉計不用核磁共振原理 ，也須經(jīng)過以上步驟，如是核磁共振特斯拉計，則將振蕩頻率調(diào)成與檢定示值相對應 ( 具體操作方法見附錄 1 ) 02 5 . 4 將標準和被檢特斯拉計的探頭放人磁場中，按使用說明進行操作， 并經(jīng)過探頭對位調(diào)整，讀出最大值作為指示值，而標準特斯拉計的指示值即為磁場的實際值。2 5 . 5 對零位漂移較大的，每檢一個量程后應檢查其零位改變，如發(fā)現(xiàn)已超出表 1 規(guī)定，則需重新調(diào)整零位，對后兩個示值重新檢定一次。 當零位很穩(wěn)定或在檢定高量程時，可在全部檢定完成后再逐一檢查2 5 . 6 使用磁感應量具作標準進行檢定時，可用被檢特斯拉計直接測量標準磁場。2 6 指針式特斯拉計應進行磁場上升和下降兩次測量 對雙向指示的指針式特斯拉計 ，應在指示為正的方向上作磁場_ L 升和磁場下降的測量 。 對數(shù)字特斯拉計，應在示值為正的方向上作磁場上升或下降的示值檢定。2 7 示值回程誤差和 示值變動性的 檢定2 7 . 1 在任一量程同一探頭方向上的每一檢定示值 ( 磁場上升和下降)兩次測量結果差值中，取最大一個作為被檢特斯拉計的回程誤差 ，表示方法與基本誤差相同。2 7 . 2 在接近最低量程上限的同一磁場中，考察 5 m i n內(nèi)數(shù)字特斯拉計示值變化的最大差值，作為特斯拉計的示值變動性。表示方式與基本誤差相同。2 8 對智能特斯拉計只檢定基本誤差，不作其它功能檢定。四檢定結果處理和檢定周期2 9 特斯拉計的檢定數(shù)據(jù)應有原始記錄 ( 格式見附錄 5 ) ，對于標準特斯拉計的原始記錄，一般保存一年。3 0 原始數(shù)據(jù)須經(jīng)數(shù)據(jù)處理 ( 包括標準特斯拉計示值的修正)后，才能作為檢定結果填人檢定證書，所有的數(shù)據(jù)須經(jīng)四舍五人法化整 ( 計算后的數(shù)據(jù)比計算前多取一位) ，實際化整后，其末位有效數(shù)字所引人的誤差不大于測量誤差的 1 / 1 0 。判定被檢特斯拉計是否合格時，應以化整后的數(shù)據(jù)為準。3 1 找出各次測量的特斯拉計示值與實際值之間的最大差值作為特斯拉計的基本誤差。對各量程準確度不同的特斯拉計，需找出各量程的基本誤差。3 2 計算被檢特斯拉計某一示值的修正值時，所取實際值應為該示值下各次檢定所得實際值的平均值。對于讀取正、反方向平均值的特斯拉計，需將平均值與正、反差值 1 / 2的代數(shù)和作為實際值。3 3 新生產(chǎn)的、使用中的和修理后的特斯拉計，檢定合格的均發(fā)給檢定證書，不合格的發(fā)給檢定結果通知書。自制的、標志明顯的特斯拉計同樣處理。標志不明顯的，只發(fā)給.I J G 2 4 2 - 1 9 9 5測試數(shù)據(jù)。 對于按等級檢定不合格的標準特斯拉計，允許降級使用，降級后合格的發(fā)給檢定證書，但在證書封面上要載明允許使用等級。3 4 在檢定證書中要載明特斯拉計的示值和修正值，數(shù)字特斯拉計要載明探頭正 、反方向示值差。在通知書中還要載明造成儀器不合格的實際基本誤差，對名義準確度為一定范圍的特斯拉計 ，要給出各量程基本誤差。3 5 經(jīng)過重新定標的數(shù)字特斯拉計，檢定數(shù)據(jù)以重新定標后的結果給出，但在證書中要給出重新定標值。 經(jīng)過 “ 校準”測定的指針表特斯拉計以重新定標后的檢定結果處理，發(fā)給檢定結果通知書，經(jīng)過重新定標的指針表特斯拉計當其定標值已經(jīng)調(diào)到 “ 校準線”的，發(fā)給檢定證 書3 6 特斯拉計的檢定周期定為 1 年，其間如有發(fā)現(xiàn)使用不當而致使零件損壞和示值不準的，或者因故重新修理的特斯拉計必須隨時送檢。7 T G 2 4 2 - 1 9 9 5附錄核磁共振標準檢定裝置( 一)測量磁場的基本原理 在恒定磁場中，當自旋不為零的原子核受到與其能級躍遷頻率一致的高頻電磁場作用時 ，即發(fā)生核子吸收電磁場能量的物理現(xiàn)象。其基本關系是:B = 2 7c( 1 )式中:B 被測磁場的磁感應強度; f o - 躍遷頻率 ( 等于高頻電 磁場頻率); Y 原子核的旋磁比，對于一定的原子核是不變的常數(shù)。 核磁共振特斯拉計正是基于這一原理測量磁場。共振核采用水中質子 ( H ) , L i C l飽和水溶液中L i ， 或其它旋磁比常數(shù)已知的原子核。高頻電磁場由弱振蕩器產(chǎn)生并供給繞在核試樣容器上的線圈 ( 實際上是振蕩器諧振回路電感) 。共振時將發(fā)生核子對電磁場能量的吸收，吸收信號由振蕩器取出，經(jīng)過檢波和放大，由電子示波器觀察。( 二)核磁共振檢定裝置操作方法 圖 1 為核磁共振檢定裝置原理圖，其操作方法如下 : 圖 1 核磁共振檢定裝置原理圖1 接通電源、水源，使電磁鐵的磁場升到較高值，預熱一段時間 ( 如 l 0 m i n )后降至檢定示值附近，繼續(xù)預熱和穩(wěn)定。其余工作儀器預熱0 . 5 h 左右。2 按照檢定示值選擇適當探頭，調(diào)節(jié)振蕩器頻率和電平使其工作在邊緣狀態(tài)。同時，調(diào)節(jié)低頻調(diào)場電源使其輸出較大。3 調(diào)節(jié)電磁鐵電源輸人電源，使磁場達到被檢特斯拉計的待檢示值，然后微調(diào)振蕩器頻率，直到示波器屏上出現(xiàn)共振信號，再減小調(diào)場輸出到合適，調(diào)節(jié)移相器使信號位于.1 .1 c 2 4 2 - 1 9 9 5示波器掃描基線的中央。4 用數(shù)字頻率計測量振蕩器頻率，讀數(shù)的末位數(shù)字引人誤差小于核磁共振特斯拉計的允許誤差的 1 / l 0 0( 三)核磁共振檢定裝置的誤差1 原子核旋轉磁比的誤差 A -/ ;2 振蕩器頻率的 不穩(wěn)定 度 0 f ; ;3 磁場的不穩(wěn)定度 B ; ;4 探頭體積磁場的不均勻度 B;5 共振點位置的確定誤差 勻飛 ;6 頻率測量誤差勻飛 。 其它如順磁離子場及樣品形狀的修正等，在 1 0 - s 以上準確度的測量中也不可忽略。這里規(guī)定樣品形狀為球狀或圓柱狀， 順磁鹽C U S 0 4 的濃度不超過l 0 0 m o l / m 3 。采用其它物質的質子樣品，必須進行化學位移的修正。 綜合起來，核磁共振檢定裝置的測量誤差以方和根表示為: S =* 丫 尹+ 酬 + 吠 十 吠 + A B 2 + 4 B ; ( 2 )當用同時比較法檢定時，則實際的裝置檢定誤差應考慮核磁共振探頭與被檢探頭之間的磁場不均勻度。用替代比較法檢定時，應顧及替代時間內(nèi)磁場的不穩(wěn)定度及替代位置的誤差 。J J G 2 4 2 - 1 9 9 5附錄 2 霍爾效應特斯拉計的工作原理( 一)霍爾效應的原理 如圖2 所示，將霍爾傳感器探頭放人 : 方向的磁場中，沿著 x 軸的方向通入控制電流I H ， 其中電子的流動速度為 。 二 。于是， 沿著與 B和I 。 相垂直的方向將產(chǎn)生一個霍爾電 場E , 。 因 為 速 度。 二 移動 的 電 子 在 磁 場 作 用下 將 受力 而 被 推 向 一 邊 ， 使其 聚 積 在 元件一個側面上 ;而這樣聚積起來的負電荷又反過來對電子施加一個排斥力，最后兩種力取 得 平 衡， 使電 子 上 所 受 總力F , = 0 ， 即_E,.r ., = “弋 了 一 ” x B z )= 0( 1 )圖2 霍爾效應示意圖而 霍 爾電 壓 U= E , - b所 以式中: j , x 方向的電流密度; N 電子密度; 。 電子電荷; b 霍爾片的寬度。 _i , B, bU. , = v _ B_ b = 二 認 二 V 己( 2 )所以， 霍爾電 壓 U 。 與磁感 B : 的關系為B , = U 興 = U 儡 = R U( 3 ) S 。 是霍爾片的截面積， 對于確定的片子， R 。 只與 I 。 有關， 當 I 。 選定后， 霍爾電壓 、 與B成正比。( 二)霍爾特斯拉計的原理電路 圖 3 是霍爾特斯拉計最基本的原理電路，A , B為霍爾片的控制電流端，由恒流源供電; C , D 為霍爾電壓輸出端， 接到測量電路;R I , R 2 , R 。 與R , W共同組成不等位電勢的補償電路 ( 即調(diào)零電路) 。供電電源可以是直流也可以是交流 ，但必須是恒流。 測量電路繁簡不一，視儀器的靈敏度、量限范圍和測量準確度等等而有所不同。最 9.I I G 2 4 2 - 1 99 5恒流源接 測 量 線 路 圖3 霍爾特斯拉計的原理電路簡單的測量電路是一臺電壓表，通常，1 . 0 %以下準確度的特斯拉計多是經(jīng)過放大器放大后再行模擬測量，如國產(chǎn)指針表 P G一 5 , C T 一 5型等 ; 0 . 5 %及其以上準確度的特斯拉計則多為數(shù)字特斯拉計 ，如國產(chǎn)的H S T- 1 型毫特斯拉計等。國外還有除進行模擬測量外，尚用補償法的零指測量和差值測量，如美國的6 6 0型就是這類撥盤式的數(shù)字高斯計 。 準確度優(yōu)于 0 . 5 %時應考慮溫度影響，附以探頭恒溫電路或 自動溫度補償電路，否則必須給出準確的探頭溫度修正系數(shù)。( 三)霍爾特斯拉計的測量誤差1 非線性誤差 ( 包括霍爾元件及儀器非線性度的綜合影響) 。2 霍爾電壓的不穩(wěn)定度 ( 由控制電流的不穩(wěn)定、溫度變化以及不等位電勢的漂移等的綜合影響) 。3 校準的誤差 ( 包括定標標準的誤差) 。4 對位誤差 ( 等于 1 一 c o s o ，其中，B 為探頭平面法線與磁場方向的夾角) 。5 霍爾電壓的測量誤差。6 磁場不穩(wěn)定度及探頭體積磁場不均勻度。 綜合起來，霍爾特斯拉計的測量誤差由以上各項的方和根表示。 用霍爾特斯拉計作標準時，須經(jīng)高一級標準檢定。當檢定其它特斯拉計時 ，用同時比較法應考慮標準和被檢探頭之間的磁場不均勻度，用替代比較法應考慮替代時間內(nèi)的磁場不穩(wěn)定度及替代位置誤差。.T .I G 2 4 2 - 1 9 9 5附錄 3線圈法特斯拉計的工作原理( 一)線圈法原理 當一個已知面積匝數(shù)乘積為 S N的線圈在磁場中作垂直切割磁力線運動時，線圈兩端將產(chǎn)生感應電壓。 _dBu =一 5 1 V 麗( 1 )當線圈由平行于磁場旋轉到與磁場垂直時，則可得到B m = 一 扁 !。 U d t( 2 )通常積分電壓通過 R C積分器得出，如采用密勒積分器，則B , = 一 黯 U oU o = 俞 ! 。 U :d t( 3 ) 圖 4 密勒積分器( 二)旋轉線圈法特斯拉計的工作原理 當線圈在均勻磁場中作切割磁場的勻速旋轉運動時，在線圈兩端則產(chǎn)生交流電壓。 U =一 N S m w c o s c ; t ( 4 ) 可見，旋轉線圈特斯拉計的測量準確度主要受到電機轉速穩(wěn)定性的限制。為了克服這一限制，可采用同軸的兩個電機，電動機帶動線圈轉動，而發(fā)電機則產(chǎn)生與線圈感應電壓反向的標準電壓，該電壓經(jīng)過度盤分壓調(diào)整到與線圈電壓相等，兩電壓經(jīng)過相加器放大和相敏檢波，用一只儀表指示它們相位差，調(diào)整相位使表指零時，度盤示值即表示被測磁場的準確值。使用這一平衡測量法，可以得到O . O 1 m T的分辨力和 1 x 1 0 - 4 的準確度 。 當無需精密測量時，也可直接將線圈電壓進行檢波，用另一儀表測量與磁場相應的檢波輸出電壓，但兩種方法均需先調(diào)整線圈與磁場的夾角，以獲得最大值。 近年來，利用鎖相環(huán)把電機轉速鎖定在一個基準頻率上，以實現(xiàn)電機的轉速不變。使得旋轉線圈特斯拉計的結構簡化 ，操作方便，而其測量準確度也很高。 11J J G 2 4 2 - 1 9 9 5( 三)旋轉線圈法特斯拉計的誤差1 標準電壓的不穩(wěn)定度 ;2 分壓器的校準誤差 ;3 儀表的讀數(shù)誤差;4 線圈的對位誤差;5 線圈的溫度系數(shù);6 磁場不均勻度;7 磁場的不穩(wěn)定度。 以上諸項誤差的方和根即決定了旋轉線圈特斯拉計的測量不確定度。 J J G 2 4 2 -1 9 9 5附錄 4 主要術語和定義1 用于直接進行測量的特斯拉計稱為工作特斯拉計，用于檢定裝置中作標準使用的特斯拉計稱為標準特斯拉計。2 在標度尺或數(shù)字表盤