一种测量地磁水平分量的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测量装置，具体涉及一种测量地磁水平分量的装置，本发明属于 物理检测仪器领域。
【背景技术】
[0002] 目前一种测量地磁水平分量的装置不多，高建东等人利用球形和方形偏置线圈做 的装置测量地磁水平分量，但其装置制作困难，较为复杂，成本高。
【发明内容】
[0003] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种测量地磁水平分量的装置， 以解决现有技术装置制作困难，较为复杂，成本高的技术问题。
[0004] 为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
[0005] -种测量地磁水平分量的装置，其特征在于，包括：线圈、悬挂装置、扭转放大装 置，线圈通过悬挂装置悬挂在空中，并在通电后在地磁作用下扭转，扭转放大装置将线圈的 扭转角度进行显示放大，通过测量显示放大后的结果得到地磁水平分量。
[0006] 前述的一种测量地磁水平分量的装置，其特征在于，在线圈扭转角度并且线圈完 全最后静止后，对显示放大后的结果进行测量，得到地磁水平分量。
[0007] 前述的一种测量地磁水平分量的装置，其特征在于，在线圈未通电时，线圈平面的 法向与地磁水平方向垂直。
[0008] 前述的一种测量地磁水平分量的装置，其特征在于，通过指南针确定线圈的初始 平衡位置。
[0009] 前述的一种测量地磁水平分量的装置，其特征在于，所述悬挂装置包括悬挂导线、 固定端，所述悬挂导线一端连接固定端，另一端连接线圈。
[0010] 前述的一种测量地磁水平分量的装置，其特征在于，悬挂导线包括第一悬挂导线、 第二悬挂导线，固定端包括固定顶端、固定底端，线圈包括相对的两端，第一悬挂导线的一 端连接固定顶端，第一悬挂导线的另一端连接线圈的一端，第二悬挂导线的一端连接固定 底端，第一悬挂导线的另一端连接线圈的另一端。
[0011] 前述的一种测量地磁水平分量的装置，其特征在于，扭转放大装置将测量线圈的 转动的角度转化到了测量激光光点的移动距离。
[0012] 前述的一种测量地磁水平分量的装置，其特征在于，所述扭转放大装置包括反射 镜组件、光屏、光点产生装置，光电产生装置产生的光点打在反射镜组件上，并通过反射镜 组件显示在光屏上，反射镜组件与线圈相连，并跟随线圈扭转而扭转。
[0013] 前述的一种测量地磁水平分量的装置，其特征在于，所述反射镜组件包括第一反 射镜，所述第一反射镜与线圈固定连接，光电产生装置产生的光点通过第一反射镜反射反 射显示到光屏上。
[0014] 本发明的有益之处在于:本发明的一种测量地磁水平分量的装置运用了力学、光 学原理，精准地测出了地球磁场的大小，操作简单，成本低廉。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明一种测量材料剪切弹性模量的装置的一个优选实施的结构示意图；
[0016] 图2是本发明一种测量材料剪切弹性模量的装置的激光路径示意图。
[0017] 图中附图标记的含义：
[0018] 1、线圈，2、第一悬挂导线，3、第二悬挂导线，4、第一反射镜，5、固定顶端，6、固定底 端，7、光屏，8、光点产生装置。
【具体实施方式】
[0019] 以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0020] 参照图1所示，本发明一种测量地磁水平分量的装置，包括:线圈1、悬挂装置、扭转 放大装置，线圈1通过悬挂装置悬挂在空中，并在通电后在地磁作用下扭转，扭转放大装置 将线圈1的扭转角度进行显示放大，通过测量显示放大后的结果得到地磁水平分量。
[0021] 本发明不限制悬挂装置的结果，也不限制扭转放大装置的结构，作为优选，以下实 施例均给出了一种示例，但是本领域技术人员可以仿照下面示例和现有技术对悬挂装置、 扭转放大装置进行改造。
[0022]首先介绍本发明的原理。
[0023] 我们用两根铜丝把一个线圈1固定住，保证线圈1的转动角度等于铜丝的扭转角 度，铜丝与外界的电源相连接。初始时刻把线圈平面的法向与地磁水平方向垂直。确定线圈 1的初始平衡位置时借助于一个指南针。我们给线圈1通电流，线圈1会受到地磁水平分量的 施加磁力矩，因为线圈1转动时带动了铜丝的扭转，所以线圈1同时会受到铜丝施加的反向 扭矩。线圈1最后在两个力矩的作用下平衡，线圈1静止后，偏离初始平衡位置的一个角度。 更具体来说，
[0024] 圆轴扭转时，若最大剪应力不超过材料的比例极限，其扭转角公式：
[0026] 其中，Mx是铜丝横截面上的扭矩，L是铜丝的长度，G是材料的剪切模量，^是横截面 对截面形心极惯性矩，横截面是圆形。
[0027] 若铜丝转动一个角度Θ，则铜丝最下端横截面上的扭矩为：
[0030]我们将一根铜丝与线圈1上端紧密相连，另一根铜丝与线圈1下端紧密相连，使得 线圈1的转动角度等于铜丝的扭转角度，并且两根铜丝与外界电源连接。
[0031 ]在线圈1中心固定一个反射镜，我们用一束激光以一定的入射角打在反射镜中心， 光点反射后在屏幕上形成光点。
[0032]初始时刻，使线圈平面的法向与地磁水平分量垂直，不通电流时，线圈1系统受到 重力和铜丝的拉力，处于静止，将此时线圈所处的位置称为初始平衡位置。
[0033] 我们给线圈1通电流，线圈1受到磁力矩施和铜丝转动给予的反向扭矩M2，当线圈1 最后静止时，此时线圈1静止的位置与初始平衡位置之间的夹角为Θ，光点移动一定距离，此 时有Mi=M2,即
[0034] k9=NBIS cos9
[0035] 可得：
[0037] 其中，L是两根铜丝的总长度，N是线圈1的匝数，I是线圈1所通的电流，Θ是线圈1偏 离初始平衡位置的角度，d是铜丝的直径，B是地磁的水平分量的大小。
[0038] 我们根据线圈1的受力平衡推导出地磁水平分量的计算公式：
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