上海騰鉆高斯計(jì)
高斯計(jì)，是測(cè)量物體于空間上一個(gè)點(diǎn)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)(交流)磁感應(yīng)強(qiáng)度， 由霍爾傳感器(精度更高可選擇磁通門傳感器).經(jīng)過物體磁力線穿過產(chǎn)生電流電壓，主設(shè)備上面顯示磁感應(yīng)強(qiáng)度。
簡介
高斯計(jì)(又稱特斯拉計(jì))是根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的儀器，它由霍爾探頭和測(cè)量儀表構(gòu)成?；魻柼筋^在磁場(chǎng)中因霍爾效應(yīng)而產(chǎn)生霍爾電壓，測(cè)出霍爾電壓后根據(jù)霍爾電壓公式和已知的霍爾系數(shù)可確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。高斯計(jì)的讀數(shù)以高斯或千高斯為單位。
高斯計(jì)是用于測(cè)量和顯示單位面積平均磁通密度或磁感應(yīng)強(qiáng)度的精密儀器。
單位
磁場(chǎng)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)
原理
高斯計(jì)幾乎都是基于霍爾效應(yīng)原理進(jìn)行磁場(chǎng)測(cè)量的，采用霍爾傳感器作為磁感應(yīng)元件。用戶可能會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的問題，即使在同一個(gè)點(diǎn)上，使用不同型號(hào)的探頭會(huì)產(chǎn)生不同的測(cè)量結(jié)果。這并非是測(cè)量的錯(cuò)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(jì)和相應(yīng)的霍爾探頭尤為重要。
在CGS單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是高斯，因此叫高斯計(jì).在SI單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉，因此叫特斯拉計(jì).
關(guān)系為：1T(特斯拉)=1000MT(毫特斯拉)=10000GS(高斯)
兩者本質(zhì)是一個(gè)東西，只是測(cè)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，很多人都喜歡用高斯單位，感覺要直觀一點(diǎn).
特點(diǎn)
1.體積小、重量輕、方便攜帶等。
2.消耗小、電池使用壽命長，可以連續(xù)工作50小時(shí)。
3.可選配橫向和軸向探頭。
4.具有磁場(chǎng)極性識(shí)別作用。
分類
顯示磁場(chǎng)讀數(shù)是高斯計(jì)基本的功能。為使測(cè)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(zhǔn)確度。即使指針位置不存在誤差，測(cè)量者相對(duì)表盤的角度和估算經(jīng)驗(yàn)也將顯著提高讀出誤差，并且讀數(shù)速率很低。因此，在對(duì)準(zhǔn)確度和測(cè)量速率要求稍高的應(yīng)用中，指針表頭已趨淘汰。
數(shù)字表
數(shù)字表頭是針對(duì)指針表頭讀出誤差問題的改進(jìn)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(cè)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。
微處理器表
指針表頭和數(shù)字表頭均只能顯示磁場(chǎng)讀數(shù)，而無法提供更多的測(cè)量信息。現(xiàn)代測(cè)量不僅需要可顯示的讀數(shù)，還需要更多的功能。自動(dòng)化測(cè)量至少需要高斯計(jì)與計(jì)算機(jī)之間的通訊接口，從而使計(jì)算機(jī)通過抗干擾的數(shù)字方式獲取讀數(shù)。
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(cè)量值共同顯示的MAX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。
更的高速自動(dòng)測(cè)量要求嚴(yán)格的測(cè)量實(shí)時(shí)性，即于某一時(shí)刻在同步觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)多臺(tái)儀器同步測(cè)量多個(gè)參數(shù)在此時(shí)刻的量值。數(shù)字表頭的測(cè)量起始時(shí)刻點(diǎn)由表頭內(nèi)部電路決定，無法控制，因此只能得到一段時(shí)間內(nèi)的平均值，而非某一時(shí)刻的準(zhǔn)確測(cè)量值，無法適應(yīng)高速測(cè)量要求。
磁場(chǎng)讀數(shù)之外的功能已成為高斯計(jì)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(yīng)現(xiàn)代測(cè)量要求。使用內(nèi)部微處理器的高斯計(jì)成為主流。
內(nèi)部微處理器的高斯計(jì)具有五個(gè)重要的特征：
1、微處理器可靈活控制顯示內(nèi)容。配置圖形點(diǎn)陣液晶后，高斯計(jì)可顯示讀數(shù)之外的大量測(cè)量信息，例如單位、MAX值、直流/交流、自動(dòng)/手動(dòng)量程、計(jì)算機(jī)接口設(shè)置和觸發(fā)方式。籍此，測(cè)量者可直觀獲得大量有助于監(jiān)測(cè)測(cè)量過程的狀態(tài)信息。
2、微處理器具有計(jì)算功能，因此對(duì)于單位換算、MAX(小)值保持、探頭自動(dòng)校零功能的實(shí)現(xiàn)具有明顯優(yōu)勢(shì)。
3、微處理器具有存儲(chǔ)功能。對(duì)于高斯計(jì)的參數(shù)設(shè)置可通過非易失性存儲(chǔ)器保存，并在開機(jī)后自動(dòng)重新設(shè)置。易失性存儲(chǔ)器還可實(shí)現(xiàn)一定深度的高速磁場(chǎng)讀數(shù)存儲(chǔ)，從而使上位機(jī)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(cè)量效率。
4、微處理器具有強(qiáng)大的擴(kuò)展功能，可輕易實(shí)現(xiàn)對(duì)ADC、DAC和鍵盤的控制，從而提高測(cè)量準(zhǔn)確度，并避免使用易損的機(jī)械部件，提高儀器可靠性。對(duì)于外界觸發(fā)信號(hào)，微處理器可作出實(shí)時(shí)測(cè)量響應(yīng)，大幅度提高測(cè)量實(shí)時(shí)性。
5、微處理器提供面對(duì)計(jì)算機(jī)的接口。通過計(jì)算機(jī)接口，上位機(jī)不僅可獲得讀數(shù)，還可進(jìn)行復(fù)雜的操作，或?qū)Ω咚褂?jì)運(yùn)行狀態(tài)的查詢。與此類似，微處理器還提供對(duì)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(zhǔn)信息調(diào)整內(nèi)部電路參數(shù)，在保證測(cè)量準(zhǔn)確度的同時(shí)，使探頭的校準(zhǔn)獨(dú)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(jì)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(dú)立為模塊，模塊化設(shè)計(jì)使設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本降低，全自動(dòng)校準(zhǔn)進(jìn)一步降低了高斯計(jì)的調(diào)試人工成本，從而使高性能價(jià)格比成為可能。
應(yīng)用
高斯計(jì)一般是用來測(cè)試一些磁性材料的磁通量的儀器。為了更好的選擇合適的產(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(jì)的測(cè)試對(duì)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(xué)性能上的硬和軟，而是指磁學(xué)性能上的硬和軟。
1.磁性硬是指磁性材料經(jīng)過外加磁場(chǎng)磁化以后能長期保留其強(qiáng)磁性(簡稱磁性)，其特征是矯頑力(矯頑磁場(chǎng))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(qiáng)度)降低到零的磁場(chǎng)強(qiáng)度。
2.軟磁材料則是加磁場(chǎng)既容易磁化,又容易退磁,即矯頑力很低的磁性材料。退磁是指在加磁場(chǎng)(稱為磁化場(chǎng))使磁性材料磁化以后，再加同磁化場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)使其磁性降低的磁場(chǎng)。
高斯計(jì)被測(cè)對(duì)象-常用的永磁材料主要具有4種磁特性：
(1)高的MAX磁能積。MAX磁能積[符號(hào)為(BH)m]是永磁材料單位體積存儲(chǔ)和可利用的MAX磁能量密度的量度;
(2)高的矯頑(磁)力。矯頑力[符號(hào)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(hào)為Br)和高的剩余磁化強(qiáng)度(符號(hào)為Mr)。它們是具有空氣隙的永磁材料的氣隙中磁場(chǎng)強(qiáng)度的量度;
(4)高的穩(wěn)定性，即對(duì)外加干擾磁場(chǎng)和溫度、震動(dòng)等環(huán)境因素變化的高穩(wěn)定性。
當(dāng)前常用的重要永磁材料主要有：
(1)稀土永磁材料，這是當(dāng)前MAX磁能積的一大類永磁材料，為稀土族元素和鐵族元素為主要成分的金屬互化物(又稱金屬間化合物)。我國研制和生產(chǎn)的釹鐵硼稀土合金永磁材料。
(2)金屬永磁材料。這是一大類發(fā)展和應(yīng)用都較早的以鐵和鐵族元素(如鎳、鈷等)為重要組元的合金型永磁材料，主要有鋁鎳鈷(AlNiCo)系和鐵鉻鈷(FeCrCo)系兩大類永磁合金。鋁鎳鈷系合金永磁性能和成本屬于中等，發(fā)展較早，性能隨化學(xué)成分和制造工藝而變化的范圍較寬，故應(yīng)用范圍也較廣。鐵鉻鈷系永磁合金的特點(diǎn)是永磁性能中等，但其力學(xué)性能可進(jìn)行各種機(jī)械加工及冷或熱的塑性變形，可以制成管狀、片狀或線狀永磁材料而供多種特殊應(yīng)用。
(3)鐵氧體永磁材料。這是以Fe2O3為主要組元的復(fù)合氧化物強(qiáng)磁材料(狹義)和磁有序材料如反鐵磁材料(廣義)。其特點(diǎn)是電阻率高，特別有利于在高頻和微波應(yīng)用。如鋇鐵氧體(BaFe12O19)和鍶鐵氧體(SrFe12O19)等都有很多應(yīng)用。除上述3類永磁材料外，還有一些制造、磁性和應(yīng)用各有特點(diǎn)的永磁材料。例如微粉永磁材料、納米永磁材料、膠塑永磁材料(可應(yīng)用于電冰箱門的封閉)、可加工永磁材料等。
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(yùn)用電與磁來改善生活，豐富生命。除了自然存在的電磁場(chǎng)外，人們?yōu)樯畹谋憷_發(fā)了許多用電器具，如常用的手機(jī)、電視、吹風(fēng)機(jī)、電磁爐、微波爐、計(jì)算機(jī)、冷氣等家用電器，甚至捷運(yùn)、電氣火車、輸變電設(shè)備等公共設(shè)施，方便了生活也增加了一些人為的電磁場(chǎng)。
(1)永磁體的表面磁場(chǎng)測(cè)量：采用高斯計(jì)(特斯拉計(jì))測(cè)量永磁產(chǎn)品表面磁場(chǎng)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(cè)量中磁體表面中心點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)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)也可以保證材料的一致性。
(2)氣隙磁場(chǎng)的測(cè)量：采用高斯計(jì)(特斯拉計(jì))測(cè)量氣磁場(chǎng)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)。
(3)余磁測(cè)量：如工件退磁后的退磁效果檢測(cè)。
(4)漏磁測(cè)量：如喇叭漏磁測(cè)量。
(5)環(huán)境磁場(chǎng)測(cè)量
選型
高斯計(jì)的選型首先應(yīng)從測(cè)量對(duì)象入手，考慮以下幾個(gè)方面：
a、磁場(chǎng)類型：磁場(chǎng)分為直流磁場(chǎng)和交流磁場(chǎng)兩種，永磁材料磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)選用直流高斯計(jì)測(cè)量;
b、儀器量程：明確被測(cè)對(duì)象的大概磁場(chǎng)范圍，選擇儀器的量程范圍應(yīng)大于被測(cè)量磁場(chǎng);
c、測(cè)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(cè)試探頭都有多種不同規(guī)格，以滿足各種不同測(cè)試要求，測(cè)量表面磁場(chǎng)強(qiáng)度通常不需要考慮探頭規(guī)格。
?、贇庀洞艌?chǎng)測(cè)量：應(yīng)訪考慮探頭的尺寸大小，如探頭尺寸大于被測(cè)氣隙，則無法進(jìn)入到被測(cè)的氣隙中，從而無法使用;
?、谔筋^方向選擇：探頭方向分橫向和軸向兩種，用戶在探頭選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)被測(cè)對(duì)象考慮選擇適應(yīng)的探頭;
?、厶筋^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(cè)量要求，需延長或縮短探頭線時(shí)，應(yīng)向廠家提出。高斯計(jì)
e、供電方式：臺(tái)式高斯計(jì)通常采用交流 220V 供電，便攜式高斯計(jì)采用電池供電。
f、功能選擇
?、俪Ｒ?guī)功能：極性判斷、MAX值鎖定等;
?、诒銛y性：如需戶外操作或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，可選擇便攜性較好的掌上高斯計(jì)(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(cè)量：儀器具有上、下限設(shè)置及報(bào)警功能;
?、芙涣鞔艌?chǎng)測(cè)量：用于測(cè)量低頻( 1 — 400Hz )交變磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小;
注意事項(xiàng)
一：高斯計(jì)使用方法
1.連接好霍爾頭和儀器
2.開機(jī)：按POWER電源按鈕，接通電源。
3.按紅色按鈕選擇對(duì)應(yīng)量程。
4.零點(diǎn)校對(duì)：用一字螺絲刀調(diào)節(jié)儀器背部 的“調(diào)零”。
5.磁場(chǎng)測(cè)試，單位為毫特斯拉。顯示“-”是則探頭對(duì)著N極。
6.紅色按鈕為量程，按下時(shí)為2000mT，否則為200mT。
7.測(cè)量時(shí)用霍爾芯片接觸磁鋼表面，測(cè)試結(jié)果接近于實(shí)際值，用基板面測(cè)量，測(cè)試結(jié)果偏低。
二：儀器校準(zhǔn)
將霍爾頭置于標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)中，用一字螺絲刀調(diào)節(jié)儀器背部“校準(zhǔn)”電位器，直到和標(biāo)準(zhǔn)磁場(chǎng)數(shù)值一致。
注意：霍爾頭基板刻度在測(cè)量時(shí)對(duì)著自己，方向垂直于測(cè)量平面。
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