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根據(jù)霍爾效應(yīng)原理制成的特斯拉計(jì)(高斯計(jì))在測(cè)量磁場(chǎng)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(chǎng)測(cè)量的準(zhǔn)確度起著關(guān)鍵的作用。
高斯計(jì)是檢測(cè)磁體磁感應(yīng)強(qiáng)度的儀器，是磁性測(cè)量領(lǐng)域中用途廣泛的測(cè)量?jī)x器之一。
霍爾效應(yīng)特斯拉計(jì)對(duì)均勻、恒定磁場(chǎng)測(cè)量的準(zhǔn)確度一般在5%—0.5%，高精度的測(cè)量準(zhǔn)確度可以達(dá)到0.05%。但對(duì)磁體表面的非均勻磁場(chǎng)的測(cè)量(表面磁場(chǎng)測(cè)量)就談不上準(zhǔn)確度了。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(cè)量同一磁體表面，同一位置(應(yīng)該說(shuō)看上去是同一位置)的磁場(chǎng)時(shí)，顯示的結(jié)果大不一樣，誤差可以超過(guò)20%，甚至50%。
造成測(cè)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(chǎng)中，不會(huì)因位置上的改變而感受到磁場(chǎng)的改變，測(cè)量數(shù)據(jù)也不會(huì)因位置的不同而帶來(lái)誤差。當(dāng)用不同的霍爾探頭去測(cè)磁體表面發(fā)散的、不均勻的磁場(chǎng)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(chǎng)。感受到的場(chǎng)值不同，測(cè)量結(jié)果當(dāng)然不一樣。見不同磁體磁場(chǎng)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(cè)量表面磁場(chǎng)顯示讀數(shù)越大。采用超薄探頭去測(cè)表面磁場(chǎng)時(shí)讀數(shù)可以高于常規(guī)探頭20%以上(被測(cè)磁體尺寸越小，磁體表面曲率越大，表面磁場(chǎng)越不均勻，測(cè)量數(shù)據(jù)差別越大)，但是無(wú)論多薄的探頭，其內(nèi)部對(duì)磁場(chǎng)敏感的部分與磁體表面總有一個(gè)間距，不可能為*。所以說(shuō)，不可能測(cè)到真正的表面磁場(chǎng)。只能說(shuō)，使用的探頭越薄，讀數(shù)越能反映出磁體的表面磁場(chǎng)。
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、zui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(lái)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(cè)量。僅能反映出通過(guò)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(chǎng)的場(chǎng)分布，所測(cè)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(chǎng)的實(shí)際值(即真實(shí)值)用霍爾效應(yīng)法是根本不可能測(cè)到的。也就是說(shuō)不可能找到、建立一種統(tǒng)一的、共同的表面磁場(chǎng)的量值標(biāo)準(zhǔn)。只能去謀求測(cè)出更加接近表面磁場(chǎng)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(cè)小型磁體(10㎜以下)表面磁場(chǎng)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(cè)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(cè)試 (注：這幾種探頭在均勻磁場(chǎng)中的誤差均<±1%) 測(cè)試情況見下表：
這是一種實(shí)用的效果不錯(cuò)的為測(cè)小型磁體表面磁場(chǎng)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(chǎng)測(cè)量、直流磁場(chǎng)、輻射磁場(chǎng)、剩磁、地球磁場(chǎng)等等各類磁場(chǎng)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(cè)量裝置、FE-2100R系列多極磁環(huán)分布測(cè)量裝置使用。
霍爾探頭的應(yīng)用：
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(guò)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。
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)。
余磁測(cè)量:如工件退磁后的退磁效果檢測(cè)。
漏磁測(cè)量:如喇叭漏磁測(cè)量。
橫向霍爾探頭一般是矩形扁片形狀的，測(cè)量磁場(chǎng)時(shí)，磁場(chǎng)的方向與扁片垂直。多數(shù)情況下被用來(lái)測(cè)量類似于磁體間距中的磁場(chǎng)。
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zui結(jié)實(shí)的適合當(dāng)前應(yīng)用的總是的選擇。也就是說(shuō)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。
關(guān)鍵詞：測(cè)量?jī)x器電機(jī)馬達(dá)
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2025第21屆鄭州工業(yè)自動(dòng)化展
展會(huì)城市：鄭州市展會(huì)時(shí)間：2025-05-09