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磁性指南针利用地磁场产生的力矩来指向南北，是中国古代具有世界性影响的重大发明创造。现有设备无法测量不规则形状且弱磁化强度磁体磁矩，已有实验只能用测表磁来代替，使得对古代指南针的指向性能缺乏有效的测定、评价，造成天然磁石指向器是否具有实用性存在较大争议。本研究开发了以电阻应变片测量微小力矩、以亥姆霍兹线圈产生磁场提高精度为核心工作原理的自由形状磁体磁矩测量系统。经过标定，该系统可以准确测量任意形状磁体的磁矩，通过调节磁场强度获取理想的测量精度，还可模拟古代地磁强度下各种指南针的实用效果，为准确测定和评价天然磁石指向性提供了科学手段。