南昌星楓儀器高斯計專業(yè)供應商

時間：2016-01-09作者：南昌星楓儀器有限公司瀏覽：130

原理

　　目前的高斯計幾乎都是基于霍爾效應原理進行磁場測量的，采用霍爾傳感器作為磁感應元件。用戶可能會發(fā)現(xiàn)這樣的問題，即使在同一個點上，使用不同型號的探頭會產(chǎn)生不同的測量結(jié)果。這并非是測量的錯誤，而是由于霍爾傳感器的尺寸不同以及裝配的位置誤差產(chǎn)生的結(jié)果。根據(jù)不同的需要，正確地選擇高斯計和相應的霍爾探頭尤為重要。

了解高斯計

　　顯示磁場讀數(shù)是高斯計較基本的功能。為使測量者獲知讀數(shù)，通常采用3種顯示方案，即指針表頭、數(shù)字表頭和微處理器控制。

　　指針表頭將電流轉(zhuǎn)化為指針在表盤中的偏轉(zhuǎn)位置，是古老的讀數(shù)顯示方案，通?？商峁?%的有效讀數(shù)分辨準確度。即使指針位置不存在誤差，測量者相對表盤的角度和估算經(jīng)驗也將顯著提高讀出誤差，并且讀數(shù)速率很低。因此，在對準確度和測量速率要求稍高的應用中，指針表頭已趨淘汰。

　　數(shù)字表頭是針對指針表頭讀出誤差問題的改進方案。數(shù)字表頭內(nèi)部集成ADC，將電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并通過數(shù)碼管或段式液晶顯示為數(shù)字讀數(shù)，從而為測量者提供直觀的讀數(shù)。數(shù)字表頭具有固定的讀數(shù)速率，并且無法外部控制。

　　指針表頭和數(shù)字表頭均只能顯示磁場讀數(shù)，而無法提供更多的測量信息。無論使用二者之一，表頭之前均為簡單的模擬電路結(jié)構(gòu)，因此必須大量使用易損低壽命的琴鍵開關(guān)和機械電位器實現(xiàn)有限的功能。

　　現(xiàn)代測量不僅需要可顯示的讀數(shù)，還需要更多的功能。自動化測量至少需要高斯計與計算機之間的通訊接口，從而使計算機通過抗干擾的數(shù)字方式獲取讀數(shù)。使用表頭的高斯計無法提供數(shù)字接口，只能通過與磁場值成正比的模擬輸出接口與計算機外設的數(shù)字采集卡相連，外界干擾和處理環(huán)節(jié)增多將降低測量效用。

　　很多情況下，例如調(diào)整探頭位置等必須人工參與的環(huán)節(jié)，與測量值共同顯示的大值將提供足夠的便利。然而，數(shù)字表頭通常單行顯示，無足夠顯示空間。而采用雙表頭時，記錄大值的表頭之前必須配置復雜的依靠電容的大值保持模擬電路，電容不可避免的漏電問題將造成嚴重的大值誤差。

　　較**的高速自動測量要求嚴格的測量實時性，即于某一時刻在同步觸發(fā)信號觸發(fā)多臺儀器同步測量多個參數(shù)在此時刻的量值。數(shù)字表頭的測量起始時刻點由表頭內(nèi)部電路決定，無法控制，因此只能得到一段時間內(nèi)的平均值，而非某一時刻的準確測量值，無法適應高速測量要求。

　　數(shù)字表頭不具備運算功能，因此只能實現(xiàn)高斯G與特斯拉T之間的換算，而對于Oe與A/m之間的非10的n次冪換算無能為力。

　　磁場讀數(shù)之外的功能已成為高斯計不可或缺的組成部分，而使用表頭的產(chǎn)品由于過于簡單的結(jié)構(gòu)愈發(fā)無法適應現(xiàn)代測量要求。使用內(nèi)部微處理器的高斯計成為主流。

　　對于現(xiàn)代高斯計，內(nèi)部微處理器提供5個較重要的特征：

　　首先，微處理器可靈活控制顯示內(nèi)容。配置圖形點陣液晶后，高斯計可顯示讀數(shù)之外的大量測量信息，例如單位、大值、直流/交流、自動/手動量程、計算機接口設置和觸發(fā)方式。籍此，測量者可直觀獲得大量有助于監(jiān)測測量過程的狀態(tài)信息。

　　其次，微處理器具有計算功能，因此對于單位換算、大（?。┲当３?、探頭自動校零功能的實現(xiàn)具有明顯優(yōu)勢。

　　再次，微處理器具有存儲功能。對于高斯計的參數(shù)設置可通過非易失性存儲器保存，并在開機后自動重新設置。易失性存儲器還可實現(xiàn)一定深度的高速磁場讀數(shù)存儲，從而使上位機由頻繁的讀數(shù)查詢中解放出來，并通過批量讀數(shù)提高測量效率。

　　此外，微處理器具有強大的擴展功能，可輕易實現(xiàn)對ADC、DAC和鍵盤的控制，從而提高測量準確度，并避免使用易損的機械部件，提高儀器可靠性。對于外界觸發(fā)信號，微處理器可作出實時測量響應，大幅度提高測量實時性。

　　最后，微處理器提供面對計算機的接口。通過計算機接口，上位機不僅可獲得讀數(shù)，還可進行復雜的操作，或?qū)Ω咚褂嬤\行狀態(tài)的查詢。與此類似，微處理器還提供對于數(shù)字化霍爾探頭的接口，并通過固化在數(shù)字化探頭內(nèi)部的校準信息調(diào)整內(nèi)部電路參數(shù)，在保證測量準確度的同時，使探頭的校準獨立于儀器本身，提高探頭互換性和可靠性。

　　微處理器的使用是現(xiàn)代儀器的基本特征?，F(xiàn)代高斯計籍此獲得更多的功能，而成本卻與表頭式產(chǎn)品持平。

　　借助微處理器，功能可抽象并獨立為模塊，模塊化設計使設計和生產(chǎn)成本降低，全自動校準進一步降低了高斯計的調(diào)試人工成本，從而使高性能價格比成為可能。

應用

高斯計的測試材料-硬磁材料解析

　　高斯計一般是用來測試一些磁性材料的磁通量的儀器。為了較好的選擇合適的產(chǎn)品，我們有必要了解一下哪些是硬磁材料，哪些是軟磁材料？

　　高斯計的測試對象一：硬磁材料

　　永磁功能材料常稱永磁材料，又稱硬磁材料，而軟磁功能材料常稱軟磁材料。這里的硬和軟并不是指力學性能上的硬和軟，而是指磁學性能上的硬和軟。

　　1.磁性硬是指磁性材料經(jīng)過外加磁場磁化以后能長期保留其強磁性（簡稱磁性），其特征是矯頑力（矯頑磁場）高。矯頑力是磁性材料經(jīng)過磁化以后再經(jīng)過退磁使具剩余磁性（剩余磁通密度或剩余磁化強度）降低到零的磁場強度。

　　2.軟磁材料則是加磁場既*磁化,又*退磁,即矯頑力很低的磁性材料。退磁是指在加磁場（稱為磁化場）使磁性材料磁化以后，再加同磁化場方向相反的磁場使其磁性降低的磁場。

　　目前，永磁材料是發(fā)現(xiàn)和使用都早的一類磁性材料。我國早發(fā)明的指南器（稱為司南）便是利用**永磁材料磁鐵礦制成的?，F(xiàn)在的永磁材料不但種類很多，而且用途也十分廣泛。

　　高斯計被測對象-常用的永磁材料主要具有4種磁特性：

　　（1）高的大磁能積。大磁能積[符號為（BH）m]是永磁材料單位體積存儲和可利用的大磁能量密度的量度；

　?。?）高的矯頑（磁）力。矯頑力[符號為（H）c]是永磁材料抵抗磁的和非磁的干擾而保持其永磁性的量度；

　　（3）高的剩余磁通密度（符號為Br）和高的剩余磁化強度（符號為Mr）。它們是具有空氣隙的永磁材料的氣隙中磁場強度的量度；

　?。?）高的穩(wěn)定性，即對外加干擾磁場和溫度、震動等環(huán)境因素變化的高穩(wěn)定性。




電與磁是大自然中一直存在的現(xiàn)象，例如閃電與磁石。人類很早就知道運用電與磁來改善生活，豐富生命。除了自然存在的電磁場外，人們?yōu)樯畹谋憷_發(fā)了許多用電器具，如常用的手機、電視、吹風機、電磁爐、微波爐、計算機、冷氣等家用電器，甚至捷運、電氣火車、輸變電設備等公共設施，方便了生活也增加了一些人為的電磁場。

　　（1）永磁體的表面磁場測量：采用高斯計（特斯拉計）測量永磁產(chǎn)品表面磁場強度，主要是對永磁產(chǎn)品的質(zhì)量及充磁后磁性能一致性的評估;通常測量中磁體表面中心點的磁場強度進行測量，通過對標準樣品數(shù)據(jù)進行比較從而判斷產(chǎn)品是否合格，同時也可以保證材料的一致性。

　?。?）氣隙磁場的測量：采用高斯計（特斯拉計）測量氣磁場的應用比較廣泛，在科研、電子制造、機械等領(lǐng)域均有用到。目前應用比較典型的行業(yè)主要有電機和電聲兩大行業(yè)。

　　（3）余磁測量：如工件退磁后的退磁效果檢測。

　?。?）漏磁測量：如喇叭漏磁測量。

　?。?）環(huán)境磁場測量




高斯計與特斯拉計區(qū)別

　　特斯拉計（高斯計）是采用霍爾原理，配以霍爾偏值電路，放大電路，AD電路，顯示電路，定標后用來測試磁感應強度（磁場強度）的儀器．

　　在CGS單位制中，磁感應強度的單位是高斯，因此叫高斯計．在SI單位制中，磁感應強度的單位是特斯拉，因此叫特斯拉計．

　　關(guān)系為：1T（特斯拉）=1000MT（毫特斯拉）=10000GS（高斯）　

　　總之本質(zhì)是一個東西，只是測量的單位不同而已，特斯拉單位太大，一般采用毫特斯拉單位，現(xiàn)在很多人都喜歡用高斯單位，感覺要直觀一點．







高斯計與電磁場

　　電磁場是電場與磁場的合稱。 我們一般所稱的「場」指的是空間中的一個區(qū)域，進入這個區(qū)域的物體都會感受到力的作用，例如我們生活在地球的重力場中，也生活在地磁的磁場中，閃電時我們較籠罩在強大的電場中。

　　生活中常常會發(fā)現(xiàn)電場的存在，例如冬季脫毛衣發(fā)生的爆烈聲，接觸門的把手有觸電感覺，這些都是因摩擦而產(chǎn)生的靜電現(xiàn)象。在電力使用中，只要有電壓存在，電線或電器設備周圍就會有電場。電場一般是以千伏特/米（kV/m）作單位。

　　將磁鐵置于紙板下，撒鐵粉在紙板上，就會發(fā)現(xiàn)磁鐵兩端之間產(chǎn)生相連的幾圈條紋，這就是磁場。在電力使用中，只要有電流通過，導線的周圍也會產(chǎn)生磁場。磁場的單位是以特斯拉（T）毫特斯拉（mT）或高斯（Gs）或毫高斯（mGs） 或微特斯拉（μT） 表示。




　　1特斯拉（T）=10,000高斯（Gs）

　　1毫特斯拉（mT）=10高斯（Gs）

　　1高斯（Gs）=1,000毫高斯（mGs）

　　1微特斯拉（μT）=10毫高斯（mGs）




電磁場的衰減和屏蔽

　　電場與磁場的強度都會隨著與發(fā)生源的距離加大而急速的降低，如發(fā)生源的電壓、電流消失，電磁場也會消失不見。電力電磁場（60Hz）屬于較低頻電磁場（30～300Hz），變化緩慢，可將電場與磁場分開討論。

　　電場很*屏蔽，如金屬的外殼、鋼筋混凝土、樹木及人體皮膚等都可以得到相當好的屏蔽效果。電力設備如變壓器、電纜等大多有金屬外殼，其內(nèi)部幾乎沒有電場，屋內(nèi)式變電所之所有設備都在鋼筋混凝土建筑物內(nèi)，對電場屏蔽較佳，又人體皮膚對電場有較佳的屏蔽（約衰減一億倍），進入人體電場幾乎為零。因此世界上在電磁場對人體健康影響之研究（流行病學），已將電場排除，而以磁場為主。

　　磁場幾乎無法屏蔽，但方向相反、大小相同電流產(chǎn)生的磁場可以抵消，因此采用雙絞線傳輸信號可以起到很好的降低電磁噪聲的作用。







如何選用高斯計

　　高斯計的選型首先應從測量對象入手，考慮以下幾個方面：

　　a、磁場類型：磁場分為直流磁場和交流磁場兩種，永磁材料磁場強度應選用直流高斯計測量;

　　b、儀器量程：明確被測對象的大概磁場范圍，選擇儀器的量程范圍應大于被測量磁場;

　　c、測量精度：指儀器的分辨率，如分辨率是 1Gs 或者 0.1Gs 等;

　　d、探頭選擇：通常儀器生產(chǎn)廠家的測試探頭都有多種不同規(guī)格，以滿足各種不同測試要求，測量表面磁場強度通常不需要考慮探頭規(guī)格。

　?、贇庀洞艌鰷y量：應訪考慮探頭的尺寸大小，如探頭尺寸大于被測氣隙，則無法進入到被測的氣隙中，從而無法使用;

　　②探頭方向選擇：探頭方向分橫向和軸向兩種，用戶在探頭選擇時應根據(jù)被測對象考慮選擇適應的探頭;

　　③探頭連接線：儀器生產(chǎn)廠家探頭線纜的長度通常是固定的，如有特殊測量要求，需延長或縮短探頭線時，應向廠家提出。高斯計

　　e、供電方式：臺式高斯計通常采用交流 220V 供電，便攜式高斯計采用電池供電。

　　f、功能選擇

　?、俪Ｒ?guī)功能：極性判斷、大值鎖定等;

　?、诒銛y性：如需戶外操作或現(xiàn)場測量，可選擇便攜性較好的掌上高斯計（便攜式），此類儀器體積小，重量輕，采用電池供電;

　?、凵a(chǎn)線快速測量：儀器具有上、下限設置及報警功能;

　?、芙涣鞔艌鰷y量：用于測量低頻（ 1 — 400Hz ）交變磁場強度的大小;








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