如何测量强磁选机的磁场强度？

(1) 磁选机的磁场特性

磁选机的磁场特性是指磁系所产生的磁场强度及其分布规律，其磁场特性对其选别指标有很大的影响。磁选机分选区的磁场特性是由磁选机的磁系结构和磁性材料共同决定的。

筒式磁选机主要由圆筒、磁系和箱底(槽体)三个主要部分组成。磁系分为三极永磁磁系，也有四极或多极的。磁极的极性沿圆筒旋转方向交替排列，工作时固定不动。在分选区域内，磁场强度随着距磁极表面的增加而减小。在圆筒表面，磁极边缘处的磁场强度高于磁极面中心和极间隙中心处的磁场强度；距离圆筒表面50 mm以后，除最外边两点外，其余各点磁场强度相近。由于各生产厂家所生产的磁选机的磁系结构和磁性材料的材质不相同，加之在磁选机使用过程中磁系会发生退磁现象，因此需要适时测量磁选机的磁场分布特性。

(2) 特斯拉计的测量原理

特斯拉计是应用霍尔效应原理制成的，霍尔效应原理见图。

霍尔效应原理：在一块半导体单晶薄片的纵向二端(图4 - 3 - 1中的1、2)通以电流I，此时半导体中的电子沿着和Iₕ相反方向运动。当放入垂直于半导体平面的磁场B中，则电子会受到磁场力Fₕ的作用而发生偏转(即所谓的劳仑兹力)，使在薄片的一个横端面上产生了电子积累，造成二横端面(图4 - 3 - 1中的3、4)之间建立了电场，即产生了电场力Fₑ，而起到阻止电子偏转的作用。当磁场力Fₕ = 电场力Fₑ时，电子的积累达到动态平衡，就产生了一个稳定的霍尔电势Vₕ，这一现象称之为霍尔效应。其基本关系式为：

特斯拉计的霍尔效应原理图

Vₕ = KₕIₕBcosθ

式中：

Iₕ为工作电流；

B为磁通密度；

Kₕ为元件灵敏度(与形状系数、厚度d和霍尔常数R有关)；

Vₕ为霍尔电势；

θ为磁场方向和半导体平面的法线的夹角。

特斯拉计示意图

由上式可知，当半导体材料的几何尺寸选定，工作电流Iₕ给定，此时霍尔电势Vₕ将与被测磁场B成正比。霍尔元件与磁场的位置固定，当θ = 0°时(即磁场方向与霍尔元件平面垂直时输出最大)，此时Vₕ正比于B。测量时，使特斯拉计的霍尔感应元件与磁选设备磁力方向垂直，这时特斯拉计上的读数即为所测点的磁场强度。

三、实验仪器设备与材料

数字式特斯拉计一台(图4 - 3 - 2)；铁钉数个，测试架；

永磁筒式磁选机。

四、实验步骤

先将圆筒(及磁系)支起，高度以便于测量为适宜，此时磁系垂直向下。

由于在圆筒外看不到磁极，测点位置定不准，此时采用铁钉找点，沿圆筒轴向选某一断面，并沿断面画曲线。

永磁筒式磁选机磁场强度测量的测点位置示意图

1—鼓筒；2—磁极；3—磁导板

接着用一个铁钉分别沿圆筒表面所画曲线的一端向另一端移动，当移到某一点时，铁钉能直立于筒面的地方即是磁极中心(或极隙中心)；如果铁钉正切于筒体表面，则该点就是磁极间隙中间的位置，找到准确位置后做上标记。

在断面上要测出圆筒表面若干关键点的磁场强度，一般每个磁极的边缘和中间共3个点(磁系边缘2点不测)，极隙中间1个点，如果极数为n，则测点数N = 3n - 2(n - 1) = 4n - 3。如3极磁系为9个点，4极磁系为13个点，见图4 - 3 - 3；同时要对各关键点上方距筒面10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、50 cm处的磁场强度进行测量。

调试特斯拉计进行测量，其步骤为：

(1) 接通电源，将仪器后面板上的电源开关至“ON”，数字电压表LED显示测量的数据；

(2) 将霍尔传感器插入仪器前面板信号输入处，并旋紧。注意：将插头内的凹槽同插座内的凸起要配合才能将插座连接；

(3) 将传感器远离磁场后按下量程选择按钮至所需要的挡位，数字显示值应为000，如不为零，则调节面板上的调零电位器，使电压表LED显示为000；

(4) 将霍尔传感器的有效工作面垂直且紧密接触被测材料表面进行测量，LED数字显示即为被测材料表面磁场的大小。

圆筒表面所测各点的磁场强度平均值代表圆筒表面的磁场强度，同理，距筒面一定高度各点的磁场强度平均值代表该弧面的磁场强度。