01选择要用来解释数据的模型
当前比较有限长度模型。它不是把实验装置“理想化成处处匀强”,而是用几何边界解释读数为何在端部逐渐下降。
02移动探头并设定误差来源
−30 cm线圈中心+30 cm
线圈长度 40 cm,两个端面位于 x=−20 cm 和 x=+20 cm。
0° 对准30° 倾斜
单轴探头只读取沿自身敏感轴的分量,倾斜时读数约乘以 cosθ。
−1.5 cm无偏差+1.5 cm
实际位置等于标尺读数与零点偏差之和,端部梯度大时影响更明显。
先在一个位置记录,再移动探头;也可以直接完成一组等间距扫描。
有限长螺线管与可移动探头
中心区域标尺读数0.0 cm
探头实际位置0.0 cm
有限模型真值0.979 mT
当前模拟读数0.979 mT
03让空间曲线和偏差一起说话
轴线磁场 B—x 曲线
理想近似有限模型测量点
中心有限模型值0.979 mT
正端面有限模型值0.497 mT
端面/中心50.8%
测量点均方根偏差—
中心区为何“近似均匀”左右两端的几何效应在中心附近变化较慢,所以一小段范围内曲线较平,但并非有限线圈内部处处相同。
端部为何下降探头靠近端面时,一侧线圈贡献的轴向分量明显减少,端面场约为中心场的一半。
误差放在哪里看倾角影响整组读数的比例;定位偏差在场变化较快的端部和线圈外更容易暴露。
04测量表与模型残差
切换模型会重新计算“模型值”和“偏差”,原始测量读数保持不变。
| 序号 | 标尺 x/cm | 实际 x/cm | 测量 B/mT | 模型 B/mT | 偏差/mT | 相对偏差 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 尚无数据。记录当前点或完成整组扫描。 | ||||||
先别急着下结论:没有空间数据时,“内部近似匀强”很容易被误读成“内部处处匀强”。至少记录中心、端部和线圈外三个区域,再判断模型适用范围。