吸引眼球的磁測(cè)量工具

　　在家中用高斯計(jì)測(cè)量磁場(chǎng)是另一種有價(jià)值的應(yīng)用。60 Hz 電場(chǎng)的家庭經(jīng)常有接線(xiàn)錯(cuò)誤，例如直流接線(xiàn)的中性腳通過(guò)地線(xiàn)或水管返回。電流導(dǎo)體距離很遠(yuǎn)，構(gòu)成了一個(gè)回路，因此它們產(chǎn)生的磁場(chǎng)遠(yuǎn)大于正常接線(xiàn)的磁場(chǎng)。磁場(chǎng)本身是否會(huì)造成損害尚無(wú)定論，但最好還是讓電源通過(guò)墻內(nèi)電線(xiàn)而不是家里的水管[U2]。

　　檢測(cè)與“可檢測(cè)性”

　　多種磁場(chǎng)測(cè)量陣列的可用性需要對(duì)傳感器的廣泛選擇，以正確地確定磁場(chǎng)的特性（參考文獻(xiàn) 6 和圖 3）。最基本的一種是一個(gè)簡(jiǎn)單的電感傳感器，包括一個(gè)有磁芯的線(xiàn)圈。它可以測(cè)量交流場(chǎng)，也可以拾取電場(chǎng)。磁芯材料的響應(yīng)亦限制了傳感器可以探測(cè)的最高頻率。這些類(lèi)型傳感器用于低價(jià)的高斯計(jì)，通常面向保健市場(chǎng)。

　　電感傳感器的最大缺點(diǎn)是它們不能測(cè)量直流場(chǎng)?；魻栃?yīng)傳感器解決了這個(gè)問(wèn)題?；魻栃?yīng)傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比的輸出電壓?；魻栃?yīng)傳感器只工作在一個(gè)軸，但供應(yīng)商可以將三只器件裝在一起用于三軸測(cè)量，提供足夠的信息來(lái)探測(cè)地球的磁場(chǎng)，或從感興趣的實(shí)際直流場(chǎng)中減掉地球磁場(chǎng)。這些傳感器的缺點(diǎn)是會(huì)隨時(shí)間、溫度而漂移，因此難以做精密測(cè)量。

　　磁通門(mén)傳感器可指示地球磁場(chǎng)的方向，它也可以測(cè)量直流場(chǎng)，并且比霍爾效應(yīng)器件更靈敏。磁通門(mén)傳感器采用交流電流掃描導(dǎo)磁磁芯的磁飽和曲線(xiàn)。磁芯的特性決定了需要多少安匝（電流流過(guò)一個(gè)線(xiàn)圈所產(chǎn)生的磁力）才能達(dá)到飽和。磁芯中存在的直流場(chǎng)降低了一個(gè)磁力方向上實(shí)現(xiàn)飽和所需要的電流量，并增加了當(dāng)試圖沿磁力相反方向驅(qū)動(dòng)磁芯時(shí)所需的電流。測(cè)量小電流很簡(jiǎn)單，因此就可能測(cè)量小磁場(chǎng)（參考文獻(xiàn) 7）。如果你足夠快地激勵(lì)磁通門(mén)，它就能很容易地測(cè)量 60 Hz 場(chǎng)，以及直到音頻范圍的其它交流場(chǎng)。

　　德州儀器公司的 Burr-Brown 分公司提供 DRV401 芯片，它可以激勵(lì)并測(cè)量一個(gè)磁感式磁力計(jì)（與一個(gè)磁通門(mén)相似）中的線(xiàn)圈響應(yīng)。將磁芯驅(qū)動(dòng)到某個(gè)電流，然后再反轉(zhuǎn)，部件就會(huì)建立一個(gè)自然振蕩。不施加磁場(chǎng)時(shí)，振蕩的占空比是精確的 50%。當(dāng)有一個(gè)外部場(chǎng)時(shí)，占空比會(huì)變化，表示出所需加磁場(chǎng)的幅度與方向。這種技術(shù)的頻率范圍可延伸到 100kHz。該芯片為磁產(chǎn)品制造商 Vacuumschmelze 的電流傳感器提供磁場(chǎng)檢測(cè)。

　　大量的磁傳感器采用了磁阻原理。磁阻材料會(huì)在磁場(chǎng)中改變自己的阻抗。愛(ài)爾蘭物理學(xué)家兼工程師 William Thomson（普遍知道的是 Lord Kelvin）在 1856 年發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象的理論基礎(chǔ)，之后開(kāi)發(fā)了一些技術(shù)，用沉積金屬的薄膜普及了這些傳感器。由于磁場(chǎng)直接改變電阻，這類(lèi)傳感器可以同時(shí)測(cè)量直流場(chǎng)和交流場(chǎng)，并且由于傳感器是阻性的，可以將其用于高頻率，這表明它們可以用于磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。這些傳感器可以采用 AMR（各向異性磁阻）、GMR（巨磁阻）或 TMR（隧道磁阻）技術(shù)。日本物理學(xué)家Terunobu Miyazaki 在 1995 年發(fā)現(xiàn)，你可以在室溫下使用 TMR 技術(shù)。由于這一突破，磁盤(pán)讀寫(xiě)頭的制造商用 TMR 傳感器達(dá)到了現(xiàn)在磁盤(pán)所需要的快速響應(yīng)和高碼率。Honeywell 和其它公司的 AMR 傳感器獲得了從指南針到輪齒檢測(cè)的廣泛應(yīng)用。

　　例如，Maxim 提供基于 16 bit RISC 微控制器的 MAXQ-7665 智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它與磁阻傳感器接口；它還集成了一個(gè)模擬前端、一個(gè)可編程增益放大器，以及橋接激勵(lì)。該器件可在汽車(chē)應(yīng)用中測(cè)量方向盤(pán)的轉(zhuǎn)向角和牽引控制。Maxim 的資深工程師 Mike Mellor 稱(chēng)，微處理器核心有一個(gè)乘法/累加指令，使器件能完成計(jì)算與 DSP 型過(guò)濾。該器件亦集成了一個(gè) CAN（控制器局域網(wǎng)）總線(xiàn)和 UART。

　　傳感器采用測(cè)量原子性質(zhì)的 NMR（核磁共振）技術(shù)，因此它們高度精準(zhǔn)，你可以用它們作為首要標(biāo)準(zhǔn)。它們的分辨率接近于十億分之一，其共振是基于氫原子核內(nèi)一個(gè)質(zhì)子的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。質(zhì)子旋進(jìn)磁力計(jì)將水或其它富氫樣品放入一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)中，然后使磁場(chǎng)快速衰退，由第二個(gè)感應(yīng)器測(cè)量質(zhì)子的弱共振。地球磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè) 1.5 kHz 的共振頻率。Overhauser 型NMR 傳感器用接近 45 MHz 的 RF 能量激勵(lì)水中的氫原子，傳感器吸收共振能量，這個(gè)頻率與磁場(chǎng)成正比。測(cè)量很精確，沒(méi)有漂移，并且測(cè)的是三軸磁場(chǎng)，因?yàn)檫@個(gè)作用是無(wú)方向性的。但是這些傳感器要比其它類(lèi)型要貴，而且有特有的不足：水在低溫下會(huì)結(jié)冰，毀壞內(nèi)部容器，GMW Associates 的總裁 Brian Richter 如是說(shuō)。例如，用戶(hù)將傳感器留在冰雪天的飛機(jī)跑道上就會(huì)出現(xiàn)此情況。NMR 傳感器還要求通過(guò)測(cè)量容器中的場(chǎng)為統(tǒng)一場(chǎng)，并且它們只用于直流場(chǎng)和慢速交流場(chǎng)。

　　最靈敏的磁力計(jì)是 SQUID（超導(dǎo)量子干涉儀器件）。AlphaLab 的 Lee 說(shuō)：“它們可以很容易檢測(cè)你大腦或心臟中神經(jīng)脈沖的磁場(chǎng)。你必須對(duì)它們作良好的屏蔽，因?yàn)榘胗⒗锿忾_(kāi)過(guò)的一輛卡車(chē)都會(huì)引入更多的磁場(chǎng)?！?BR>
　　權(quán)衡你的選擇