吸引眼球的磁測量工具

　　在家中用高斯計(jì)測量磁場是另一種有價(jià)值的應(yīng)用。60 Hz 電場的家庭經(jīng)常有接線錯(cuò)誤，例如直流接線的中性腳通過地線或水管返回。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)生的磁場遠(yuǎn)大于正常接線的磁場。磁場本身是否會造成損害尚無定論，但最好還是讓電源通過墻內(nèi)電線而不是家里的水管[U2]。

　　檢測與“可檢測性”

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

　　電感傳感器的最大缺點(diǎn)是它們不能測量直流場?；魻栃?yīng)傳感器解決了這個(gè)問題。霍爾效應(yīng)傳感器會產(chǎn)生一個(gè)與磁場強(qiáng)度成正比的輸出電壓。霍爾效應(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量，提供足夠的信息來探測地球的磁場，或從感興趣的實(shí)際直流場中減掉地球磁場。這些傳感器的缺點(diǎn)是會隨時(shí)間、溫度而漂移，因此難以做精密測量。

　　磁通門傳感器可指示地球磁場的方向，它也可以測量直流場，并且比霍爾效應(yīng)器件更靈敏。磁通門傳感器采用交流電流掃描導(dǎo)磁磁芯的磁飽和曲線。磁芯的特性決定了需要多少安匝（電流流過一個(gè)線圈所產(chǎn)生的磁力）才能達(dá)到飽和。磁芯中存在的直流場降低了一個(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)動磁芯時(shí)所需的電流。測量小電流很簡單，因此就可能測量小磁場（參考文獻(xiàn) 7）。如果你足夠快地激勵磁通門，它就能很容易地測量 60 Hz 場，以及直到音頻范圍的其它交流場。

　　德州儀器公司的 Burr-Brown 分公司提供 DRV401 芯片，它可以激勵并測量一個(gè)磁感式磁力計(jì)（與一個(gè)磁通門相似）中的線圈響應(yīng)。將磁芯驅(qū)動到某個(gè)電流，然后再反轉(zhuǎn)，部件就會建立一個(gè)自然振蕩。不施加磁場時(shí)，振蕩的占空比是精確的 50%。當(dāng)有一個(gè)外部場時(shí)，占空比會變化，表示出所需加磁場的幅度與方向。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檢測。

　　大量的磁傳感器采用了磁阻原理。磁阻材料會在磁場中改變自己的阻抗。愛爾蘭物理學(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。由于磁場直接改變電阻，這類傳感器可以同時(shí)測量直流場和交流場，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驅(qū)動器。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，磁盤讀寫頭的制造商用 TMR 傳感器達(dá)到了現(xiàn)在磁盤所需要的快速響應(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。該器件可在汽車應(yīng)用中測量方向盤的轉(zhuǎn)向角和牽引控制。Maxim 的資深工程師 Mike Mellor 稱，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 型過濾。該器件亦集成了一個(gè) CAN（控制器局域網(wǎng)）總線和 UART。

　　傳感器采用測量原子性質(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)磁場中，然后使磁場快速衰退，由第二個(gè)感應(yīng)器測量質(zhì)子的弱共振。地球磁場會產(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 能量激勵水中的氫原子，傳感器吸收共振能量，這個(gè)頻率與磁場成正比。測量很精確，沒有漂移，并且測的是三軸磁場，因?yàn)檫@個(gè)作用是無方向性的。但是這些傳感器要比其它類型要貴，而且有特有的不足：水在低溫下會結(jié)冰，毀壞內(nèi)部容器，GMW Associates 的總裁 Brian Richter 如是說。例如，用戶將傳感器留在冰雪天的飛機(jī)跑道上就會出現(xiàn)此情況。NMR 傳感器還要求通過測量容器中的場為統(tǒng)一場，并且它們只用于直流場和慢速交流場。

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