THM1176-MF霍尔磁场测量技术
THM1176-MF 霍尔磁场测量技术
霍尔效应自 19 世纪后期就为人所知，是测量中到高场的最常用方法，应用范围广泛。事实上，传感器应用——接近传感器、旋转传感器、电流传感器等——在经济上比测量应用重要得多，并且已经将霍尔元件推向了大规模生产。
THM1176-MF优点
- 几乎是瞬时测量
- 灵敏度可适应广泛的中场和高场应用
- 易于集成到电子系统中
- 测量场的单个矢量分量
THM1176-MF约束
- 精度低于 NMR 或通量计
- 需要仔细校准以补偿电压偏移、温度漂移和非线性
- 需要定期重新校准以补偿漂移
- 角度依赖性引入了难以控制的测量误差
简单的磁测量
现代霍尔元件由非常薄的半导体材料板组成。如果电流平行于板注入，垂直磁场将驱动导体向左或向右，从而导致左右边缘之间的电压差。这个过程几乎是瞬时的；可以通过改变电流来改变灵敏度；可以同时测量正负场分量；将这种传感器集成到全电子测量系统中是一件简单的事情。
细则：毕竟不那么容易
这种理想的磁场测量被许多烦人的物理效果所困扰：
- 霍尔元件通常会在零场产生电压偏移。
- 传感器响应只是近似线性的。
- 随着温度的升高，可用的导体越来越多，器件的灵敏度也会发生变化。
- 霍尔板也会老化，导致长期灵敏度漂移。
- 平面霍尔效应，即霍尔板平面中的场产生响应，会导致磁场的矢量分量之间的串扰。
- 在引线形成电流回路的情况下，在强场中移动霍尔探头会感应出电压并偏置测量。
- 在低温和强场下，霍尔电导率变得量子化。
校准 …
为了补偿这些物理效应，霍尔器件需要仔细校准，并且为了解决长期漂移，需要定期重新校准。假设响应是线性的，校准通常在零和测量范围的正负极限处进行。
… 校准 …
要在零场校准，可以使用由极软铁制成的零高斯室。对于更精确的零位，需要一个精确抵消（局部）地球磁场的线圈。要校准高场，需要一个高场参考磁铁。作为最终参考，磁体由 NMR 控制甚至调节。
… 以及更多校准
如果响应明显非线性，则需要在一个或多个中间场值处进行校准。如果仪器有多个灵敏度范围，则应在每个范围内进行校准。为了补偿温度影响，需要在至少两个温度下重复整个校准。如果想要补偿平面霍尔效应或其他串扰源，则需要非常复杂的 3D 校准和去卷积。
不受控制的错误源
最佳传感器技术和校准程序的误差来源之一是：角度定位。即使是最好的测量实验室也不得不让霍尔传感器经历从校准夹具到测量夹具的痛苦旅程，令人讨厌的滚动、俯仰和扭曲等待着每次移动时累积。对于手持设备来说，情况当然更糟。正是出于这个原因，Metrolab 提倡使用三轴传感器THM1176-MF，以最大限度地减少信息丢失。
