磁力計如何工作？

2026年08月11日 10:58:42人氣：9來源：廣州頂源電子科技股份有限公司

　　磁力計通常通過間接方法測量所謂的磁矩。面積為 A、電流為 I 的閉環的磁矩是一個矢量，其大小等于 I 乘以 A。該環所經歷的扭矩等于磁矩乘以磁場。

　　在數學上，磁矩表示如下：→τ=→m×→B

　　在哪里

　　τ = 扭矩

　　m = 磁矩

　　B = 外部磁場

　　作為矢量，磁場的方向與其振幅一樣重要。一些磁力計可以測量磁場的方向和大小(矢量磁力計)，而其他磁力計只能測量其幅度(標量磁力計)。

　　關于單位，國際單位制 (SI) 單位是 Am 2。然而，通常會看到它以許多其他單位表示，例如

　　，其中 erg 是相當于 10 -7 焦耳的能量單位，G 是一高斯。

　　磁力計和磁滯曲線

　　當磁性材料浸入磁場中時，其特性會發生變化。根據這些材料在施加磁場之前和之后對磁場的反應，它們分為順磁、抗磁或鐵磁材料。除此之外，還有非磁性材料，呈現弱磁性。

　　表示磁性能的工具是磁滯曲線。它代表磁通密度 B 與磁場強度 H 的關系。

　　圖 1. 滯后曲線示例。圖片由NDT 資源中心提供

　　磁性材料顯著的方面是，即使我們移除施加的力，它們仍保持磁化(即，它們表現出保持性)。然后，為了使材料返回其初始點，需要施加負磁場強度(H)對其進行消磁(矯頑力)。

　　由于磁性材料的特殊性及其廣泛的應用，以良好的分辨率測量其特性的能力帶來了物理和材料領域的革命。

　　高靈敏度電子測量

　　與許多其他傳感器一樣，磁傳感器配有一組電子系統，以便處理小電信號并生成微控制器、處理器或人類可讀的輸入。這些系統的設計和構建是一個挑戰，因為大多數時候信號非常小并且對噪聲非常敏感。因此，設計人員需要在電路復雜性、傳感器容量和成本之間達成權衡。

　　有些組件經常使用且相對簡單，例如濾波器或放大器，但也有其他更復雜的組件，例如調制解調鏈或鎖定放大器。

　　隨著小型化的進展，我們經常發現部分模擬調節電路是在信號鏈中的集成電路 (IC) 內部實現的，因為與分立解決方案相比，它不易出錯且更加緊湊。

　　圖 2. 霍爾傳感器 IC 的內部部件。圖片由Allegro提供

　　另一方面，集成解決方案的靈活性可能較差。在特定或新穎的應用中工作時，設計人員可能更喜歡離散選項，因為他們可能需要開發新的調節鏈。

　　磁力計應用

　　磁力計廣泛應用于日常應用中。通常，復雜的傳感器保留給高度化的實驗室，例如斯堡的材料物理和化學實驗室。這樣的磁力計可以包括振動樣本磁力計、SQUID磁力計和AGFM(交替梯度場磁力計)等等。

　　霍爾效應傳感器廣泛應用于強磁場的應用中。它們的應用是電機驅動應用中的運動檢測和控制。

　　圖 3. 霍爾傳感器 IC。圖片由 Microchip 提供

　　通常圍繞電機軸放置一些傳感器(通常是兩個或三個)，并將觸發傳感器的金屬部件放在它們前面。每次金屬部件經過傳感器時，它們都會生成方波或正弦信號，從而可以計算速度或位置。

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