根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的特斯拉計(jì)(高斯計(jì))在測量磁場中,有著廣泛的應(yīng)用,。高斯計(jì)是由作為傳感器的霍爾探頭及儀表整機(jī)兩部分組成,。其中探頭內(nèi)霍爾元件的尺寸、性能與封裝結(jié)構(gòu)對(duì)磁場測量的度起著關(guān)鍵的作用,。
高斯計(jì)是檢測磁體磁感應(yīng)強(qiáng)度的儀器,,是磁性測量領(lǐng)域中用途廣泛的測量儀器之一。
霍爾效應(yīng)特斯拉計(jì)對(duì)均勻,、恒定磁場測量的度一般在5%—0.5%,,高精度的測量度可以達(dá)到0.05%。但對(duì)磁體表面的非均勻磁場的測量(表面磁場測量)就談不上度了,。往往是不同的儀表,,或同型號(hào)的儀表,不同的探頭,,或同一支探頭的不同側(cè)面,,去測量同一磁體表面,同一位置(應(yīng)該說看上去是同一位置)的磁場時(shí),,顯示的結(jié)果大不一樣,,誤差可以超過20%,甚至50%,。
造成測量差別的原因有兩點(diǎn):其一,,不同霍爾探頭內(nèi)霍爾元件封裝的位置不同,或元件不在探頭兩側(cè)的中部,。這些探頭在均勻磁場中,,不會(huì)因位置上的改變而感受到磁場的改變,測量數(shù)據(jù)也不會(huì)因位置的不同而帶來誤差,。當(dāng)用不同的霍爾探頭去測磁體表面發(fā)散的,、不均勻的磁場時(shí),雖然表面看上去是放到了同一位置,,而內(nèi)部霍爾元件感受到的并不是同一位置的磁場,。感受到的場值不同,測量結(jié)果當(dāng)然不一樣,。見不同磁體磁場示意圖,。一般,,對(duì)于徑向探頭,厚度越小,,內(nèi)部霍爾元件離表面越近,,測量表面磁場顯示讀數(shù)越大。采用超薄探頭去測表面磁場時(shí)讀數(shù)可以高于常規(guī)探頭20%以上(被測磁體尺寸越小,,磁體表面曲率越大,,表面磁場越不均勻,測量數(shù)據(jù)差別越大),,但是無論多薄的探頭,,其內(nèi)部對(duì)磁場敏感的部分與磁體表面總有一個(gè)間距,不可能為*,。所以說,,不可能測到真正的表面磁場。只能說,,使用的探頭越薄,,讀數(shù)越能反映出磁體的表面磁場。
原因之二是:不同型號(hào)的霍爾探頭內(nèi),,所封裝霍爾元件的敏感區(qū)尺寸不同,。早期的體形霍爾元件,如鍺,、硅霍爾元件,,尺寸一般為4×2㎜2也有6×3㎜2、8×4㎜2,、小為1.5×1.5㎜2,,有效的敏感區(qū)基本上是元件本身的尺寸,面積大,。若用這種霍爾元件來對(duì)磁力線發(fā)散的小磁體,、磁體邊角部分或多極充磁的表磁進(jìn)行測量。僅能反映出通過該元件表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度的平均值,。此值必定小于該區(qū)域的zui大值,。如果改用敏感區(qū)小的霍爾元件,如砷化鎵霍爾元件,,其敏感區(qū)的有效面積約為0.1×0.1~0.2×0.2㎜2遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于體形元件的面積,。這種元件就更能反映出表面磁場的場分布,所測到的zui大值也更接近該區(qū)域的zui大磁感應(yīng)強(qiáng)度實(shí)際值,。
由前面的分析可以看出,,表面磁場的實(shí)際值(即真實(shí)值)用霍爾效應(yīng)法是根本不可能測到的。也就是說不可能找到,、建立一種統(tǒng)一的,、共同的表面磁場的量值標(biāo)準(zhǔn),。只能去謀求測出更加接近表面磁場實(shí)際值的方法。
湖南省永逸科技有限公司設(shè)計(jì)了一種為測小型磁體(10㎜以下)表面磁場的探頭,。設(shè)計(jì)原則是:一,、采用敏感區(qū)面積小的砷化鎵元件;二,、元件的封裝位置盡量接近探頭的表面;三,、堅(jiān)固耐用,。易于找到zui大值。如果與對(duì)方的測試數(shù)據(jù)比對(duì)時(shí),,數(shù)值偏高,。用這種探頭的一個(gè)樣品,對(duì)φ14×3的磁片中間部位和φ2.6×6.6電機(jī)馬達(dá)磁鋼的表磁,,同厚度為1.4㎜的常規(guī)探頭和厚度為1.0㎜的超薄探頭作了一次對(duì)比測試 (注:這幾種探頭在均勻磁場中的誤差均<±1%) 測試情況見下表:
這是一種實(shí)用的效果不錯(cuò)的為測小型磁體表面磁場的探頭,。
霍爾探頭湖南省永逸科技有限公司生產(chǎn)的高斯計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)配件,可運(yùn)用產(chǎn)品的磁場測量,、直流磁場,、輻射磁場、剩磁,、地球磁場等等各類磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度,。另外可以搭配本公司研發(fā)的FE-2100H永磁材料自動(dòng)測量裝置、FE-2100R系列多極磁環(huán)分布測量裝置使用,。
霍爾探頭的應(yīng)用:
永磁體的表面磁場測量:采用高斯計(jì)(特斯拉計(jì))測量永磁產(chǎn)品表面磁場強(qiáng)度,,主要是對(duì)永磁產(chǎn)品的質(zhì)量及充磁后磁性能一致性的評(píng)估;通常測量中磁體表面中心點(diǎn)的磁場強(qiáng)度進(jìn)行測量,通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行比較從而判斷產(chǎn)品是否合格,,同時(shí)也可以材料的一致性,。
氣隙磁場的測量:采用高斯計(jì)(特斯拉計(jì))測量氣磁場的應(yīng)用比較廣泛,在科研,、電子制造,、機(jī)械等領(lǐng)域均有用到。應(yīng)用比較典型的行業(yè)主要有電機(jī)和電聲兩大行業(yè),。
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。
橫向霍爾探頭一般是矩形扁片形狀的,,測量磁場時(shí),,磁場的方向與扁片垂直。多數(shù)情況下被用來測量類似于磁體間距中的磁場,。
注意:所有的霍爾探頭都是易碎的,。傳感器通常位于探頭的頂端,,不能彎曲、震動(dòng),、刮擦,、擠壓。您可能會(huì)選擇一個(gè)zui薄的橫向探頭或zui小直徑的軸向探頭,,然而選擇結(jié)實(shí)的適合當(dāng)前應(yīng)用的總是好的選擇,。也就是說橫向的銅封探頭比柔性探頭更結(jié)實(shí)耐用,厚的探頭比薄的探頭耐用,。而軸向霍爾探頭當(dāng)然是直徑越大越耐用,。
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