场的测量

磁场可以用各种方法测量。今天仍在使用的最简单的测量技术包括使用指南针一种由永久磁化的针组成的装置，该针在水平面上平衡转动。在一个磁场如果没有重力时，磁化针会精确地沿着磁场矢量对准自己。当在重力存在的枢轴上保持平衡时，它与场的一个分量对齐。在传统的罗盘，这是水平分量。磁化针也可以围绕水平轴旋转和平衡。如果这种装置，叫做倾角计，首先在指南针所定义的磁子午线方向上对齐，针与总场矢量对齐并测量倾斜角我．最后，可以通过罗经针的摆动来测量水平场的大小。可以证明，这种振荡的周期取决于针的性质和场的强度。

地磁观测站不断地测量和记录地球的磁场在很多地方。在这类天文台中，带有反射镜的磁化针悬挂在石英纤维上。光梁从镜子反射出来的影像被安装在旋转滚筒上的照相底片上。磁场的变化导致负极上相应的偏转。这类天文台的典型比例因子垂直方向为2-10纳特斯拉/毫米，水平方向为20毫米/小时。冲洗后的底片被称为冲洗底片磁力图。

地磁观测站以这种方式记录数据已经有100多年了。它们的磁力图被拍摄在缩微胶片上，并提交给世界数据中心，供科学或实际使用。这些应用包括为导航和测量绘制世界磁图;所获数据的修正空气、陆地和海洋测量矿物还有石油储量;和科学研究的相互作用太阳与地球。

近年来，其他测量磁场的方法被证明更方便，旧的仪器正在逐渐被取代。其中一种方法涉及proton-precession磁强计该技术利用了汽油等流体中质子的磁性和陀螺仪特性。在这种方法中，质子的磁矩首先由外部线圈产生的强磁场对准。然后，磁场突然关闭，质子试图与地球的磁场对齐。然而，由于质子既自旋又磁化，它们围绕地球磁场的进动频率取决于后者的大小。外部线圈感应到微弱的电压诱导通过这种旋转。旋转周期由电子确定，具有足够的精度，可产生0.1到1.0纳特斯拉之间的灵敏度。

与质子进动磁强计互补的仪器是质子进动磁强计磁磁强计。与质子进动磁强计相比，磁通门装置测量的是场矢量的三个分量，而不是它的大小。它使用三个传感器，每个传感器与场矢量的三个分量中的一个对准。每个传感器都是由一个变压器绕在高渗透性材料(如mu-metal)的核心上构成的。变压器的一次绕组用高频(约5千赫兹)正弦波激励。在没有任何场沿变压器轴时，二次绕组的输出信号仅由奇数组成谐波(分量频率)的驱动频率。然而，如果存在一个场，它会使磁芯的磁滞回线向一个方向偏移。这导致内核在一半的驱动周期中比另一半更快地饱和。这反过来又导致次级电压包括所有偶数次谐波以及奇数次谐波。偶次谐波的幅值和相位与磁场沿变压器轴的分量成线性比例。

大多数现代地磁天文台都有一个质子进动磁力计和一个磁通门磁力计，安装在非磁性、温度可控的房间里的花岗岩柱子上。仪器输出的是电信号，它们被数字化并记录在磁性介质上。许多天文台还在采集到数据后不久将其传输到中心设施，在那里它们与来自其他地点的数据一起存储在一个大型计算机数据库中。

磁测通常在远离固定天文台的地方进行。这样的测量通常是勘测的一部分，旨在更好地确定地球的主磁场或探测异常在里面。这种类型的调查通常由步行、轮船、飞机和宇宙飞船进行。对于地球表面附近的测量，几乎总是使用质子进动磁强计，因为它不需要精确地对准。在地球表面以上，主磁场迅速减小，对精确校准的需求就不那么严重了。因此，磁通门磁力计一般用于航天器。向量场分量的计算坐标系统相对于地球的固定需要航天器的位置和方向的知识。