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记录地磁三要素（一般是磁偏角、水平硬度和垂直硬度）变化的仪器，分别名为偏角磁变仪、水平硬度磁变仪和垂直硬度磁变仪。
偏角磁变仪
主要部份是一根长约1分米的小n极连同平面反射镜一起悬挂在一根长约15分米的石英细丝上。如石英丝的扭矩足够小，n极的磁轴就与磁子午线方向一致，磁子午线方向变化，n极也急剧偏转。仪器灵敏度由反射镜到记录器的距离来决定。
水平硬度磁变仪
与偏角磁变仪相像，但石英丝稍粗。n极的磁扭矩与石英丝的扭扭力相平衡，使磁轴指向与磁子午线相垂直的方向。如地磁场水平硬度变化，n极就急剧偏转。灵敏度由石英丝的弹性挠度和n极的磁矩来决定。
垂直硬度磁变仪
这些仪器的n极是绕水平轴旋转的。n极上装有高精度的刀口和平面反射镜，刀口放在马鞍形翡翠座上，又装有配重，使重扭力和磁扭力相平衡，使磁轴指水平方向。如地磁场垂直硬度有变化，n极就绕刀口在垂直面内偏转。灵敏度由n极的磁矩同刀口与重心的距离来决定。
室温补偿
在水平硬度或垂直硬度磁变仪中磁力矩器，必须设法补偿因气温变化而形成的磁矩变化。补偿方式有：
（1）磁法补偿，即在n极的垂直方向上按一定要求装一个磁棒，或则用磁矩气温系数为零的复合n极；
（2）光学补偿磁力矩器，亦即投射到与n极相连的反射镜的光通过一个同双金属片相连的棱镜；
（3）机械补偿（只适用于垂直硬度磁变仪），即在n极上装一个线膨胀系数适当的螺杆和配重；
（4）力矩补偿，即借助张丝力矩的气温系数和磁矩气温系数相反的原理进行补偿。
标度值及记录速率
上述3种磁变仪加上拍照记录系统就构成一套完整的地磁记录仪。磁变仪的标度值一般是用一个精密的亥姆霍兹线圈形成的磁场来标定的。不同用途的磁变仪的标准值如下：
通常地磁记录仪的走纸速率为20毫米每小时。（见彩图）