磁罗经工作原理

第三章船用磁罗经磁罗经是利用地磁场对磁针具有吸引力的现象而制成的一种航海指向仪器，可为船舶指示航向，定位和导航。

第一节磁的基本概念一、磁场物体能吸引铁、镍、钴等物质的性质叫做磁性。

磁铁具有同性磁极相斥，异性磁极相吸的特性。

磁场是指磁场作用力所能达到的空间范围。

磁场的性质可用“磁场强度”来描述，即在一磁体的磁量为m的磁场中，某点r处的磁场强度为作用于放置在该点的单位正磁量所受到的作用力。

磁场强度通常用“H”表示，则磁场强度的表达式为：H = m / r2（5-1）磁场强度系一矢量，指向磁力线的切线方向。

在电磁系单位中，磁场强度的单位为“奥”。

描述磁场性质的物理量磁场强度与磁介质无关，当讨论一块磁介质内部或外部的磁场强度时，除了要考虑外界已存在的磁场外，还要考虑磁介质被磁化后所产生的附加磁场，我们把上述两种磁场强度之和称为磁感应强度B，即B = H0 + Hˊ（5-2）式中Ho——外磁场强度，Hˊ——附加磁场强度。

磁感应强度B的单位，在国际单位制中为“特”，在电磁单位制中为“高”，1高= 10-4 特。

若磁场中某一范围内，各点的磁场强度大小相等，方向一致，则该范围内的磁场称为均匀磁场，位于船体范围内的地磁场以及罗盘范围内的船磁场可视为均匀磁场。

二、磁铁目前所应用的各种磁铁均为人造磁铁，即用人工方法将镍、钴、钨等金属材料经磁化而制成的。

磁罗经中均使用条形磁铁，如图5—1所示。

条形磁铁的磁极主要集中在磁棒的两端，我们将磁性最强的地方称为磁极。

一根自由悬挂着的磁铁，指向地磁北极的一端称为北极，用“N”表示，并涂成红色，其磁量用+m 表示；指向地磁南极的一端，称为南极，用“S”表示，并涂成蓝色或黄色等，其磁量用-m表示。

两磁极间的连线称为磁轴，同一磁铁两磁极的磁量是相等的。

磁铁磁极的位置视磁铁形状、金属材料、磁化过程和磁化程度而定，用L表示磁铁的全长，通常认为南北磁极距磁铁两端为L/12。

图5-1 磁铁一根磁铁磁性的大小除与外界磁化场的强弱有关外，还正比于磁铁材料磁导率和几何尺寸。

简介罗经compass罗经是一种测定方向基准的仪器，用于确定航向和观测物标方位。

罗经分为磁罗经和电罗经两种，现代船舶通常都装有这两种罗经。

飞机上也装有罗经，航空用的罗经称为航空罗盘。

罗经磁罗经是利用磁针指北的特性而制成。

指南针即是原始型式的磁罗经，是中国古代四大发明之一。

用于航海的指南针又称罗盘。

铁船出现后，磁经产生了自差。

19世纪以后，先后提出消除自差的方法，至20世纪初，性能稳定、轴针摩擦更小的液体罗经制成，曾用于大部分船舶。

磁罗经有磁差，是由于地磁极与地极不一致而产生。

存在于磁北和真北之间的夹角，即磁偏角。

海图上标注有本地磁差和年变化率，使用磁罗经时可据以修正读数。

磁罗经结构主要由罗经柜和罗经盆组成，带有磁针的罗经卡安装在盆内。

电罗经罗经又称陀螺罗经，是利用陀螺仪的定轴性和进动性，结合地球自转矢量和重力矢量，用控制设备和阻尼设备制成以提供真北基准的仪器。

陀螺罗经是由主罗经与分罗经、电源变换器、控制箱和操纵箱等附属设备构成。

磁罗经发展历程磁罗经利用自由支持的磁针在地磁作用下稳定指北的特性而制成的罗经。

磁罗经由中国的司南、指南针逐步发展而成。

司南为天然磁石制成的勺形物，投转于光滑的地盘上,停止时勺柄指南。

地盘四周刻有八卦和天干地支名称，用于表示方位(图1)。

已知关于司南的最早记述见于公元前3世纪战国末期的《韩非子·有度》。

宋朝初期出现了人工磁化的指南针，有水浮、丝悬、针顶等方法，近代磁罗经和地磁测量仪器仍沿用这些基本结构。

北宋沈括在《梦溪笔谈》(1063年)中描述了用磁石磨针锋制作指南针的方法，并记载了磁差的存在。

指南针是初级阶段的磁罗经，是中国古代四大发明之一。

唐宋时期中国海外贸易非常发达，大型商船远航到波斯湾、红海等地，造船和航海技术均居世界前列。

指南针应用于航海的最早记载见于北宋朱彧的《萍州可谈》(1119年)，书中说:"舟师识地理,夜则观星,昼则观日，阴晦观指南针。

第五章 磁罗经罗经种类：磁罗经，150总吨以上船舶配备 陀螺罗经，500总吨以上船舶配备 磁罗经：以磁北M N 为基准 陀螺罗经：以真北T N 为基准 §1．磁的基本概念 一、磁铁和磁性磁性：物体具有吸引铁、钢、镍等物质的性质。

凡是带有磁性的钢铁叫做磁铁。

二、磁极磁铁的磁性最强处叫做磁极。

磁铁中部无磁性的部分叫做中性区。

条形磁铁的磁极位置，约在离末端L ／12处。

见图5—1磁极的强度，是用磁极所含的磁量(m)来表示的，规定N 极带正磁量（＋m ）；S 极带负磁量（－m ），两磁极的磁量总是相等的。

磁铁具有指向性 三、磁铁的一般性质P75 四、磁力和磁矩1．磁力：两个互相靠近的磁铁，会产生同性相斥异性相吸的作用力，称之为磁力。

根据库仑定律，两磁量相互作用力的公式为：P762．磁矩：磁铁通常以磁矩来表征其强弱。

磁铁的磁矩是磁铁磁极强度与两磁极间距离的乘积。

l m M 2⨯=M 大，磁性大，磁性与磁量、长度有关 五、磁场、磁场强度1．在磁铁的周围，凡是磁力所能达到的范围叫做磁场。

磁铁磁场的强弱可用磁场强度表示， 2．单位正磁量在磁场中某点所受到作用力，就是该点处的磁场强度。

通常磁场强度用H 表示，它是个矢量。

指向磁力的切线方向。

若在磁量为m 的磁场中，距离为r 处的磁场强度为： H ＝ m / r 2在电磁系单位中，磁场强度的单位叫做奥斯特(Oe)。

在地磁学中，有时用十万分之一奥斯特单位γ表示，即1γ=510-Oe 。

若在一定范围内各点的磁场强度大小相等，方向相同，则此范围内的磁场称为均匀磁场。

位于船体范围内的地磁场可视为均匀磁场。

3．高斯的二个重要位置1）高斯第一位置：在磁铁的磁轴延长线上某点A 的磁场强度，图5－3 （1）H A 的方向：沿磁轴由S →N 延伸 （2）H A 的大小：H A ＝2M / r 3 M 为磁矩 （3）用途：罗经中的垂直磁铁2）高斯第二位置：在磁铁的磁轴线的垂直平分线上某点B 的磁场强度，图5－4 （1）H B 的方向：与磁轴平行，指向由S 极 （2）H B 的大小：H A ＝ M / r 3 M 为磁矩 （3）用途：罗经中的纵、横（校正）磁铁 六、铁的磁化1．磁化：一块原来没有磁性的钢铁物体移近磁极时也表现有磁性。

总结罗经一、背景介绍罗经（Compass），又称为指南针或指南仪，是一种用于导航和确定方向的工具。

它通常由磁针和标定刻度构成，用于指示地球磁场的方向。

罗经的原理是基于地球上存在的地磁场，通过测量地磁场与地球的变化来确定方向。

二、罗经的分类根据使用场景和类型的不同，罗经可以分为以下几种：1. 磁针罗经磁针罗经是最常见的罗经类型，它通过磁针指示地磁场的方向。

磁针通常由磁性材料制成，使其能够自由旋转，并在无外力作用时指向地磁北极。

人们在使用磁针罗经时，需要将罗经保持水平，并确保没有外部磁场干扰，以获得准确的方向。

2. 陀螺罗经陀螺罗经是一种利用陀螺仪原理进行导航的工具。

陀螺罗经通过测量陀螺仪的运动来确定方向。

由于陀螺仪能够保持自身的旋转轴不变，因此陀螺罗经在精度方面优于磁针罗经。

陀螺罗经通常用于航空航天等高精度导航领域。

3. 电子罗经电子罗经是利用电子技术实现导航功能的罗经。

它通常采用磁电传感器来感知地磁场，并通过信号处理和算法来计算并显示方向。

电子罗经一般集成在手机、汽车导航仪等设备中，便于人们进行导航。

三、罗经的应用领域罗经在现代社会的多个领域中都具有重要的应用价值。

1. 航海导航在航海导航中，罗经被广泛应用于确定船舶的方向和位置。

航海员通过观测罗经指示的方向和与地理特征的对比来确定船舶的位置。

罗经的准确性对于海上航行的安全至关重要。

2. 汽车导航现代汽车导航系统中通常内置了电子罗经，通过获取车辆的行驶方向和位置来提供导航信息。

电子罗经能够实时计算车辆的方向，并根据目的地提供最佳行驶路线和预计到达时间。

3. 野外探险在野外探险活动中，罗经是探险者不可或缺的工具之一。

罗经可以帮助探险者确定方向、定位和避免迷失。

通过罗经，探险者可以迅速找到正确的道路，并安全抵达目的地。

4. 学术研究罗经在地理学、地质学和天文学等学术研究领域中发挥着重要作用。

研究人员可以利用罗经的测量数据来分析地磁场的变化，研究地球的磁场特性以及地球内部的结构和动力学过程。

罗经工作原理资料罗经，又称导航仪或指南针，是一种用于测量方位角的仪器。

它利用地球的地磁场来确定地理方向，并在导航、航海、航空等许多领域中得到广泛应用。

下面将详细介绍罗经的工作原理。

罗经的工作原理主要基于磁致伸缩效应和地球的磁场交互作用。

磁致伸缩效应是指在外磁场的作用下，由于一些磁性材料的相互作用力增大或减小而引起的长度变化。

而地球的磁场是由地球核心产生的，它会导致磁铁朝向北极，并且罗经中的磁铁会受到地球磁场的作用而指向地理北方。

具体来说，罗经的核心部件是一个磁性材料制成的磁针。

这个磁针通常是由两个磁铁组成的，这两个磁铁的磁极相反，一个指向北极，另一个指向南极。

当这个磁针受到地球磁场的作用时，它就会朝着地理北方的方向旋转，直到与地磁场方向保持一致。

为了提高罗经的精度，通常在磁针的两端加上两个小的平衡物体。

这样可以减小磁针的摆动幅度，增加其稳定性。

此外，磁针通过在罗经上旋转的方式来调整与地磁场方向的一致性，以确保读数的准确。

为了抵消罗经在船舶运动过程中产生的误差，通常还会在罗经的支架上添加一个稳定系统。

该系统中通常包含液体阻尼装置和水平调整装置。

液体阻尼装置通过提供阻尼力来减小罗经的摆动幅度，使其能更加稳定地指向北方。

水平调整装置则用于保持罗经的平衡状态，以防止运动和震动对罗经读数的干扰。

此外，为了便于操作和读数，现代的罗经通常还配备了刻度盘和指针。

刻度盘上刻有方位角度数，指针则指示罗经的方向。

这样使用者可以通过读取指针所指位置的刻度值来确定方位角度，并实现导航和定位的目的。

总结起来，罗经的工作原理是基于地球磁场和磁致伸缩效应。

通过检测地磁场的方向和利用磁性材料的特性，罗经能够准确测量方位角，为导航和定位提供了可靠的工具。