茫茫人海怎么用车载指南针,茫茫大海中的指南针( 三 )_茫茫

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一类软磁材料的磁滞回线，可见，达到饱和后，外界磁场继续增强，材料内的磁场并不会跟着增强。
这就是磁通门的原理——有一类材料，称为“软磁材料”，它内部通过的磁通量有一个上限，我们称之为饱和磁通量。比如一种磁通门的饱和磁通量是1Wb（韦伯，即1T*m2），在外界待测磁场中并没有饱和；现在我给这个磁通门人为施加了0.6Wb的磁通量，饱和了！那么明显，磁通门中本来就有的，待测的外界磁场的磁通量就是1-0.6=0.4Wb，如果这个磁通门的截面积是1m2 ，那么外界磁场的磁感应强度就是0.4T 。
磁通量是单一方向的，即垂直于截面方向，所以磁通门磁强计实际上只对单一方向的磁场敏感，可以测出单一方向的磁感应强度。在三维空间中，磁场是线性可加的，所以，只需要安置三组相互正交的磁通门磁强计，就可以测量三维空间中任意磁场的强度和方向了，也即，实现了矢量磁场的测量。

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英国巴廷顿公司的三轴磁通门探头，只有3立方厘米左右。
原理是这个原理，不过在实际使用中，由于我们并不预先知道外界的磁场强度和方向，因此需要不断尝试不同的值，试图让磁通门饱和。我们会给磁通门施加交变的磁场，来让磁通门在正反两个方向，反复出现饱和。
有的时候，外界待测磁场本身就大于饱和磁?。?00斤的胖子无论如何都会被200斤上限的门卡住。这时候就需要额外给磁通门施加补偿磁?。?囱沟妥艿拇懦∏慷?nbsp;，相当于先给300斤的胖子减肥100斤（或者更多），让他适应我们的量程，测完体重再把这100斤吃回去，得出他的体重是300斤。

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手工制作的单轴磁通门，结构非常简单
磁通门磁强计最核心的部件，是软磁材料制作的磁芯，和缠绕在磁芯上的多组线圈。不同的设计需要不同多组线圈，在这里不深入讲解，如果感兴趣，欢迎报考我们所的空间物理专业（因为打广告被领导拖走）！
此外，还需要一套维持磁通门工作的电路，负责产生柔软的胖子，报告门框的饱和，以及给超出量程的老哥减肥，顺便维持门框的稳定（例如温度等参数）。
这么来看，磁通门磁强计结构简单，原理简单，还能测矢量磁场。值得一提的是，磁通门磁强计的测量精度也是名列前茅。如此优点突出，其它的磁强计似乎黯然失色。

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安装在Swarm卫星上的磁通门磁强计，探头在右边。是的，长得像个地雷。
然而，目前的磁通门磁强计，有一个重大的缺陷——其测量基值不稳定，会随着时间和温度跑偏。你可以理解为，门框会随着时间的流逝、温度的改变，而慢慢改变形状。曾经200斤量程的门，也许会慢慢变成220斤。这种基值的跑偏，目前是无法预测的，其随时间和温度的关系，也是难以捉摸的。所以，才会有前文提到的，光泵磁强计，来给磁通门磁强计做校准。

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Swarm卫星的伸杆，最顶端安装的是ASM ，标量磁强计，一个改进的光泵磁强计；中间的光学平台向前突起的白色小球，是磁通门磁强计VFM 。ASM主要负责校准VFM，不过本身也产生科学数据。
四、质子旋进式磁强计和Overhauser磁强计
质子旋进磁力计依靠的是质子在磁场下的拉莫（Lamour）进动现象，虽然原理不同，但其实观测方法和光泵磁强计也有点类似。质子旋进式磁强计的核心，是氢含量很高的一类介质，包括煤油、酒精、水、甲烷等等。在这个核心上，先施加一个强磁场，统一大部分质子进动（旋进）的方向。随后，突然撤出这个强磁场，那么刚才在进动的质子，就会转而改变为绕外界磁场进动。这种进动运动的频率，与外界待测磁场的强度成正比，这时候用吸收光谱来测出这个频率，就可以借此来解算磁场的强度。