磁场环境对磁场测量仪表正常测量的影响
作者：李振杰 许林军 吉庚耀 王学佑 徐建华
单位：
关键词：磁场环境；测量仪表；磁场测量
海军医学杂志990203 摘要 目的：研究磁场环境对磁场测量仪表正常测量的影响。方法：用指针式测量仪表和数字式测量仪表，在不同强度的恒定磁场和0.1Hz的交变磁场环境中实验。 结果：本实验磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计正常测量无影响;在13.8mT以下的0.1Hz交变磁场或9.6mT以下的恒定磁场环境中,对CT3型高斯计正常测量无影响。结论：一般而言，指针式测量仪表仅适用于较低磁场(10mT以下)环境中磁场分布的直接测量,数字式测量仪表适用于不同种类磁场环境的直接测量。
Influence of Magnetic Field Environment on the
, 百拇医药
Operation of Magnetic Field Measuring Meters
Li Zhenjie, Xu Linjun, Ji Gengyao, et al
Naval Medical Research Institute,Shanghai 200433
Abstract Aim: To study the influence of magnetic field environment on the operation of magnetic field measuring meters. Methods: Pointer and digital measuring meters were used for experiments in the static magnetic field and 0.1Hz alternating magnetic field of different strength. Results: This experimental magnetic field environment had no influence on the operation of the CTS-27 model digital tesla meter. The normal measurement of CT3 gaussmeter in 0.1Hz alternating magnetic field below 13.8mT or in the constant magnetic field below 9.6mT was not influenced. Conclusion: Generally, the pointer measuring meter applies only to the direct measurement of magnetic field distribution in the environment of lower magnetic field (below 10mT), while the digital measuring meter applies to the direct measurement of different kinds of magnetic field environments.
, 百拇医药
Key words magnetic field environment; measuring meter; magnetic field measurement
环境磁场测量是磁测量技术中的一项重要内容。随着现代科学技术的迅速发展，磁测量技术已跃入了一个新阶段，其技术也日趋完善，商品化的磁场测量仪表已有百余种之多[1]。但是大多数仪表都未在磁场环境中测评过，磁场环境对磁场测量仪表正常测量有无影响尚未见报道。为探讨磁场测量仪表在磁场测量时的“电磁兼容”问题，本文对CT3 型高斯计和CTS-27 型数字特斯拉计进行了不同种类磁场环境下的测评实验。
1 材料和方法
1.1 仪器 本研究所用仪器为上海第四电表厂生产的指针式测量仪表CT3 型高斯计和上海震宏实业有限公司生产的CTS-27型数字特斯拉计。CT3 型高斯计的主要指标为：量程范围：0～1.0、0～5.0、0～25.0、0～100、0～250、0～500、0～1 000mT,另有1 500mT和2 500mT两量程供参考使用,基本误差:0～1.0mT和0～5.0mT为5%，25～1 000mT量程为2.5%。分辩率：0.02mT，有效读数为0.2mT。电源：220V市电或9V干电池。外形尺寸及重量：尺寸约265mm×125mm×165mm，重约3kg。CT3型高斯计变送器联线延伸20m对测量基本无影响的适用范围是，在量程25.0mT 测量12.5mT 以上的磁场及100.0mT和250.0mT档测量,与仪表延伸变送器联线前的相对误差低于1.63%。CTS-27型数字特斯拉计的主要技术指标为：量程范围：0～0.2T、0～1T。基本误差：1.0%读数+1.0%满刻度。分辩率：0.1mT。零漂：30min内小于3个字。显示方式：3 1/2 LCD。电源：9V±10%干电池。外形尺寸及重量：尺寸约160mm×88mm×36mm，重约325g。CTS-27型数字特斯拉计变送器联线延伸13m，在0～0.2T(200mT)和0～1T(1 000mT)量程,与变送器联线延伸前的相对误差为0。
, http://www.100md.com
1.2 场源 用海军医学研究所建造的BE-S-ELF磁源设备[2]产生实验用的恒定磁场和0.1Hz的交变磁场。磁源设备主要技术规格：磁体外形尺寸为2 300mm×1200mm×1750mm，磁截面为1050mm×525mm，磁极距为183～700mm,双向可调; 磁感应强度为0～100mT(磁极距为700mm时),连续可调；磁场类型为恒定和交变,交变周期为10、12、14、16、18和20s,可调。励磁电流波型为连续的有极性变化的近似方波波型。
1.3 方法 CT3 型高斯计变送器联线延伸20m，CTS-27 型数字特斯拉计变送器联线延伸13m。延伸线用四线隔离屏蔽线，其规格为RVP4×16/0.15。先把仪表置于被测量磁场环境中测量，取得在“磁场环境”的第1次读数(示值1)。固定变送器在磁场环境中的位置和方向，再使仪表离开磁场环境，在“无磁场环境”条件下，取得无磁场环境影响的测值(示值)。然后，又把仪表放回到原“磁场环境”，取得在“磁场环境”的第2次读数(示值2)。计算“磁场环境”两次读数的平均值与在“无磁场环境”测值之绝对误差和相对误差。通过不同磁强的恒定磁场和0.1Hz 的交变磁场实验，获取CT3型高斯计和CTS-27型数字特斯拉计在实验磁场环境条件下的“电磁兼容”参数。
, http://www.100md.com
2 结 果
2.1 恒定磁场环境对CT3型高斯计测量的影响
恒定磁场环境的磁强在9.6mT以下时,在“磁场环境”与“无磁场环境”测量的相对误差为0,对CT3型高斯计的正常测量无影响(表1)。
表1 恒定磁场环境对CT3型高斯计测量的影响 仪表量程(mT)
磁场环境(mT)
无磁场环境示值(mT)
绝对误差(mT)
相对误差(%)
示值1
示值2
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平均值
5.7
5.7
5.7
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20.1
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, 百拇医药
24.5
24.5
24.5
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44.5
44.5
44.5
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-1.5
3.26
2.2 交变磁场环境对CT3型高斯计测量的影响
0.1Hz的交变磁场环境的磁强在13.8mT以下时,“磁场环境”与“无磁场环境”测量的相对误差为0,对CT3型高斯计的正常测量无影响(表2)。表2 交变磁场环境对CT3型高斯计测量的影响 仪表量程(mT)
磁场环境(mT)
无磁场环境示值(mT)
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绝对误差(mT)
相对误差(%)
示值1
示值2
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0.18
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0.34
2.3 恒定磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计测量的影响
恒定磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计测量影响的实验数据见表3。由表3可见,在0.27～52.4mT测量范围,“磁场环境”与“无磁场环境”的绝对误差均在0～±0.1mT之内。在0.49mT以上的测量中,其相对误差在0.20%以下, 对正常测量基本无影响。表3 恒定磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计测量的影响 仪表量程(T)
磁场环境(mT)
无磁场环境示值(mT)
绝对误差(mT)
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相对误差(%)
示值1
示值2
平均值
0.28
0.27
0.28
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21.4
21.4
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2.4 交变磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计测量的影响
交变磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计测量影响的实验数据见表4。由表4可见，在0.30～52.2mT的测量范围,“磁场环境”与“无磁场环境”的绝对误差均在0～±0.1mT之内,其相对误差在0.82%以下,对正常测量基本无影响。表4 交变磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计测量的影响 仪表量程(T)
磁场环境(mT)
无磁场环境示值(mT)
绝对误差(mT)
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相对误差(%)
示值1
示值2
平均值
0.30
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0.80
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1.2
1.2
1.2
1.2
, 百拇医药 0
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2.5
2.5
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4.7
4.7
4.7
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, 百拇医药
0.2
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5.9
5.9
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(200mT)
12.1
12.1
12.1
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15.3
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20.5
20.4
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51.9
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52.1
52.1
-0.1
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3 讨 论
3.1 磁场环境对测量仪表正常测量的影响界限
, 百拇医药
在恒定磁场环境的磁感应强度为9.6mT以下或0.1Hz的交变磁场环境的磁感应强度为13.8mT以下时,对CT3型高斯计的正常测量无影响。恒定磁场环境和0.1Hz 的交变磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计测量影响的绝对误差均在0～±0.1mT之内, 此误差值小于仪表的基本误差(1.0%读数+1.0%满度),所以本实验磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计的正常测量基本无影响。
3.2 磁场环境对测量仪表正常测量的影响规律
在恒定磁场环境对CT3型高斯计正常测量影响的实验中, 当磁感应强度大于13.9mT时,其相对误差为3.26%～7.49%,而在0.1Hz交变磁场环境对CT3型高斯计正常测量影响的实验中,当其磁感应强度大于13.8mT时,其相对误差仅为0～0.58%。可见恒定磁场环境对指针式测量仪表正常测量的影响明显大于交变磁场环境对其正常测量的影响。这可能是由于恒定磁场更易于磁化指针式测量仪表的表头或其他部件的缘故。在恒定磁场环境对CT3型高斯计正常测量影响的实验中，当磁感应强度大于13.9mT时,其相对误差为3.26%～7.49%。但在恒定磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计正常测量影响的实验中，当磁感应强度大于12.1mT时,其相对误差仅为0～0.20%。 说明磁场环境对指针式测量仪表CT3型高斯计正常测量的影响明显大于数字式测量仪表CTS-27型数字特斯拉计正常测量的影响。
, 百拇医药
3.3 磁场环境对测量仪表正常测量影响的评价
通过对测量数据的综合分析，我们认为，指针式测量仪表一般仅适用于较低磁场环境中磁场分布的直接测量(即不延伸变送器联线的测量)。CT3 型高斯计只适用于10mT(交变磁场环境磁感应强度限值可适当放宽)以下磁场环境中磁场分布的直接测量,超过此限值时,必须用延伸变送器联线的方法测量;数字式测量仪表, 一般适用于各种类型的磁场环境中的磁场分布的直接测量,但需对其进行必要的测评实验。 CTS-27型数字特斯拉计，适用于本实验磁场环境条件的直接测量。
参考文献
1 李振杰.磁场的测量与防护.海军军事医学,1991,12(1):26
2 李振杰,柯文棋,胡万林等.BE-S-ELF磁源设备及其应用.海军军事医学.1992,13(2):16
(收稿:1999-03-26), http://www.100md.com
单位：
关键词：磁场环境；测量仪表；磁场测量
海军医学杂志990203 摘要 目的：研究磁场环境对磁场测量仪表正常测量的影响。方法：用指针式测量仪表和数字式测量仪表，在不同强度的恒定磁场和0.1Hz的交变磁场环境中实验。 结果：本实验磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计正常测量无影响;在13.8mT以下的0.1Hz交变磁场或9.6mT以下的恒定磁场环境中,对CT3型高斯计正常测量无影响。结论：一般而言，指针式测量仪表仅适用于较低磁场(10mT以下)环境中磁场分布的直接测量,数字式测量仪表适用于不同种类磁场环境的直接测量。
Influence of Magnetic Field Environment on the
, 百拇医药
Operation of Magnetic Field Measuring Meters
Li Zhenjie, Xu Linjun, Ji Gengyao, et al
Naval Medical Research Institute,Shanghai 200433
Abstract Aim: To study the influence of magnetic field environment on the operation of magnetic field measuring meters. Methods: Pointer and digital measuring meters were used for experiments in the static magnetic field and 0.1Hz alternating magnetic field of different strength. Results: This experimental magnetic field environment had no influence on the operation of the CTS-27 model digital tesla meter. The normal measurement of CT3 gaussmeter in 0.1Hz alternating magnetic field below 13.8mT or in the constant magnetic field below 9.6mT was not influenced. Conclusion: Generally, the pointer measuring meter applies only to the direct measurement of magnetic field distribution in the environment of lower magnetic field (below 10mT), while the digital measuring meter applies to the direct measurement of different kinds of magnetic field environments.
, 百拇医药
Key words magnetic field environment; measuring meter; magnetic field measurement
环境磁场测量是磁测量技术中的一项重要内容。随着现代科学技术的迅速发展，磁测量技术已跃入了一个新阶段，其技术也日趋完善，商品化的磁场测量仪表已有百余种之多[1]。但是大多数仪表都未在磁场环境中测评过，磁场环境对磁场测量仪表正常测量有无影响尚未见报道。为探讨磁场测量仪表在磁场测量时的“电磁兼容”问题，本文对CT3 型高斯计和CTS-27 型数字特斯拉计进行了不同种类磁场环境下的测评实验。
1 材料和方法
1.1 仪器 本研究所用仪器为上海第四电表厂生产的指针式测量仪表CT3 型高斯计和上海震宏实业有限公司生产的CTS-27型数字特斯拉计。CT3 型高斯计的主要指标为：量程范围：0～1.0、0～5.0、0～25.0、0～100、0～250、0～500、0～1 000mT,另有1 500mT和2 500mT两量程供参考使用,基本误差:0～1.0mT和0～5.0mT为5%，25～1 000mT量程为2.5%。分辩率：0.02mT，有效读数为0.2mT。电源：220V市电或9V干电池。外形尺寸及重量：尺寸约265mm×125mm×165mm，重约3kg。CT3型高斯计变送器联线延伸20m对测量基本无影响的适用范围是，在量程25.0mT 测量12.5mT 以上的磁场及100.0mT和250.0mT档测量,与仪表延伸变送器联线前的相对误差低于1.63%。CTS-27型数字特斯拉计的主要技术指标为：量程范围：0～0.2T、0～1T。基本误差：1.0%读数+1.0%满刻度。分辩率：0.1mT。零漂：30min内小于3个字。显示方式：3 1/2 LCD。电源：9V±10%干电池。外形尺寸及重量：尺寸约160mm×88mm×36mm，重约325g。CTS-27型数字特斯拉计变送器联线延伸13m，在0～0.2T(200mT)和0～1T(1 000mT)量程,与变送器联线延伸前的相对误差为0。
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1.2 场源 用海军医学研究所建造的BE-S-ELF磁源设备[2]产生实验用的恒定磁场和0.1Hz的交变磁场。磁源设备主要技术规格：磁体外形尺寸为2 300mm×1200mm×1750mm，磁截面为1050mm×525mm，磁极距为183～700mm,双向可调; 磁感应强度为0～100mT(磁极距为700mm时),连续可调；磁场类型为恒定和交变,交变周期为10、12、14、16、18和20s,可调。励磁电流波型为连续的有极性变化的近似方波波型。
1.3 方法 CT3 型高斯计变送器联线延伸20m，CTS-27 型数字特斯拉计变送器联线延伸13m。延伸线用四线隔离屏蔽线，其规格为RVP4×16/0.15。先把仪表置于被测量磁场环境中测量，取得在“磁场环境”的第1次读数(示值1)。固定变送器在磁场环境中的位置和方向，再使仪表离开磁场环境，在“无磁场环境”条件下，取得无磁场环境影响的测值(示值)。然后，又把仪表放回到原“磁场环境”，取得在“磁场环境”的第2次读数(示值2)。计算“磁场环境”两次读数的平均值与在“无磁场环境”测值之绝对误差和相对误差。通过不同磁强的恒定磁场和0.1Hz 的交变磁场实验，获取CT3型高斯计和CTS-27型数字特斯拉计在实验磁场环境条件下的“电磁兼容”参数。
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2 结 果
2.1 恒定磁场环境对CT3型高斯计测量的影响
恒定磁场环境的磁强在9.6mT以下时,在“磁场环境”与“无磁场环境”测量的相对误差为0,对CT3型高斯计的正常测量无影响(表1)。
表1 恒定磁场环境对CT3型高斯计测量的影响 仪表量程(mT)
磁场环境(mT)
无磁场环境示值(mT)
绝对误差(mT)
相对误差(%)
示值1
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平均值
5.7
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3.26
2.2 交变磁场环境对CT3型高斯计测量的影响
0.1Hz的交变磁场环境的磁强在13.8mT以下时,“磁场环境”与“无磁场环境”测量的相对误差为0,对CT3型高斯计的正常测量无影响(表2)。表2 交变磁场环境对CT3型高斯计测量的影响 仪表量程(mT)
磁场环境(mT)
无磁场环境示值(mT)
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绝对误差(mT)
相对误差(%)
示值1
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平均值
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22.6
22.6
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0.34
2.3 恒定磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计测量的影响
恒定磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计测量影响的实验数据见表3。由表3可见,在0.27～52.4mT测量范围,“磁场环境”与“无磁场环境”的绝对误差均在0～±0.1mT之内。在0.49mT以上的测量中,其相对误差在0.20%以下, 对正常测量基本无影响。表3 恒定磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计测量的影响 仪表量程(T)
磁场环境(mT)
无磁场环境示值(mT)
绝对误差(mT)
, 百拇医药
相对误差(%)
示值1
示值2
平均值
0.28
0.27
0.28
0.27
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0.49
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44.0
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0
0
49.5
49.6
49.6
49.5
+0.1
0.20
52.4
52.4
, http://www.100md.com
52.4
52.4
0
0
2.4 交变磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计测量的影响
交变磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计测量影响的实验数据见表4。由表4可见，在0.30～52.2mT的测量范围,“磁场环境”与“无磁场环境”的绝对误差均在0～±0.1mT之内,其相对误差在0.82%以下,对正常测量基本无影响。表4 交变磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计测量的影响 仪表量程(T)
磁场环境(mT)
无磁场环境示值(mT)
绝对误差(mT)
, 百拇医药
相对误差(%)
示值1
示值2
平均值
0.30
0.30
0.30
0.30
0
0
0.50
0.50
0.50
, 百拇医药
0.50
0
0
0.80
0.80
0.80
0.80
0
0
1.2
1.2
1.2
1.2
, 百拇医药 0
0
2.5
2.5
2.5
2.5
0
0
4.7
4.7
4.7
4.7
0
0
, 百拇医药
0.2
5.9
5.9
5.9
5.9
0
0
(200mT)
12.1
12.1
12.1
12.2
-0.1
, http://www.100md.com
0.82
15.3
15.3
15.3
15.3
0
0
20.5
20.4
20.5
20.5
+0.1
0.49
, http://www.100md.com
32.8
32.6
32.7
32.7
0
0
39.7
39.6
39.7
39.7
+0.1
0.25
46.8
, 百拇医药
46.8
46.8
46.8
-0.1
0.21
51.9
52.3
52.1
52.1
-0.1
0.19
3 讨 论
3.1 磁场环境对测量仪表正常测量的影响界限
, 百拇医药
在恒定磁场环境的磁感应强度为9.6mT以下或0.1Hz的交变磁场环境的磁感应强度为13.8mT以下时,对CT3型高斯计的正常测量无影响。恒定磁场环境和0.1Hz 的交变磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计测量影响的绝对误差均在0～±0.1mT之内, 此误差值小于仪表的基本误差(1.0%读数+1.0%满度),所以本实验磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计的正常测量基本无影响。
3.2 磁场环境对测量仪表正常测量的影响规律
在恒定磁场环境对CT3型高斯计正常测量影响的实验中, 当磁感应强度大于13.9mT时,其相对误差为3.26%～7.49%,而在0.1Hz交变磁场环境对CT3型高斯计正常测量影响的实验中,当其磁感应强度大于13.8mT时,其相对误差仅为0～0.58%。可见恒定磁场环境对指针式测量仪表正常测量的影响明显大于交变磁场环境对其正常测量的影响。这可能是由于恒定磁场更易于磁化指针式测量仪表的表头或其他部件的缘故。在恒定磁场环境对CT3型高斯计正常测量影响的实验中，当磁感应强度大于13.9mT时,其相对误差为3.26%～7.49%。但在恒定磁场环境对CTS-27型数字特斯拉计正常测量影响的实验中，当磁感应强度大于12.1mT时,其相对误差仅为0～0.20%。 说明磁场环境对指针式测量仪表CT3型高斯计正常测量的影响明显大于数字式测量仪表CTS-27型数字特斯拉计正常测量的影响。
, 百拇医药
3.3 磁场环境对测量仪表正常测量影响的评价
通过对测量数据的综合分析，我们认为，指针式测量仪表一般仅适用于较低磁场环境中磁场分布的直接测量(即不延伸变送器联线的测量)。CT3 型高斯计只适用于10mT(交变磁场环境磁感应强度限值可适当放宽)以下磁场环境中磁场分布的直接测量,超过此限值时,必须用延伸变送器联线的方法测量;数字式测量仪表, 一般适用于各种类型的磁场环境中的磁场分布的直接测量,但需对其进行必要的测评实验。 CTS-27型数字特斯拉计，适用于本实验磁场环境条件的直接测量。
参考文献
1 李振杰.磁场的测量与防护.海军军事医学,1991,12(1):26
2 李振杰,柯文棋,胡万林等.BE-S-ELF磁源设备及其应用.海军军事医学.1992,13(2):16
(收稿:1999-03-26), http://www.100md.com