高斯計(jì)

高斯計(jì)，又稱高斯計(jì)數(shù)器或毫特斯拉計(jì)，是一種精密儀器，用于測量物體于空間上一個(gè)點(diǎn)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)磁感應(yīng)強(qiáng)度。其工作原理基于霍爾效應(yīng)，即當(dāng)導(dǎo)體帶電流時(shí)，若導(dǎo)體兩側(cè)的磁感應(yīng)強(qiáng)度不同，則會(huì)在導(dǎo)體兩側(cè)產(chǎn)生電壓差。高斯計(jì)通過霍爾探頭感應(yīng)磁場，產(chǎn)生霍爾電壓，再依據(jù)霍爾電壓公式和已知的霍爾系數(shù)來確定磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。這種測量方法簡單、快速且準(zhǔn)確，被廣泛應(yīng)用于科研、工業(yè)生產(chǎn)、電子設(shè)備測試等多個(gè)領(lǐng)域。

三軸數(shù)字工業(yè)用高斯計(jì)帶有完全集成的 1 軸、2 軸、3 軸霍爾探頭的磁通密度測試儀集成了一個(gè)高精度磁通密度轉(zhuǎn)換為模擬電壓的傳感器，為測量磁場的三個(gè)分量（Bx、By 和 Bz）分別提供高電平、溫度補(bǔ)償輸出信號(hào)。數(shù)字模塊被額外應(yīng)用到模擬傳感器上，形成數(shù)字式磁場強(qiáng)度計(jì)。數(shù)字模塊的精度為 0.05%，可在設(shè)備上的 LCD 顯示屏上顯示測量值。數(shù)字式磁強(qiáng)計(jì)可通過 RS232/USB 串口由主機(jī)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)。

高精度三軸數(shù)字工業(yè)用高斯計(jì)的傳感器由兩個(gè)模塊組成：霍爾探頭和電纜（模塊 H）電子元件（模塊 E）要建立一個(gè)完整的測量系統(tǒng)，模塊 E 需要與充足的電源和計(jì)算機(jī)相連，以便采集測量數(shù)據(jù)并將其可視化。

典型的3軸特斯拉計(jì)/高斯計(jì)是通過在磁探頭尖端布置三個(gè)磁傳感器來制造的，因此每個(gè)磁傳感器具有不同的位置來檢測磁性，因此無法檢測準(zhǔn)確的磁矢量。這個(gè)問題的解決方案是一個(gè)完全集成的3軸磁傳感器。配備該傳感器的高斯計(jì)可以在所有條件下測量精確的 3D 矢量，例如永磁體的接近磁場、小線圈產(chǎn)生的磁場以及以前無法實(shí)現(xiàn)的時(shí)間變化。

RM3100的主控芯片13156 ASIC芯片具有連續(xù)測量模式和單次測量輪詢，軟件可配置的分辨率和采樣率，13156能夠操作一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)PNI傳感器線圈。它結(jié)合了兩個(gè)I2C和SPI接口為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性。13156主控芯片的輸出本質(zhì)上是數(shù)字的，可以直接接入微處理器（例如ST32系列），消除了信號(hào)調(diào)節(jié)或傳感器和微處理器之間的模擬/數(shù)字接口的需要。

主控芯片13156與X和Y軸傳感器線圈13104搭配可以構(gòu)成一個(gè)2軸數(shù)字羅盤的基礎(chǔ)。如果再增加一個(gè)Z軸傳感器線圈13101，就可以搭建3軸數(shù)字羅盤了，這樣羅盤測量就不會(huì)被限制到水平面上。

在實(shí)踐中，每個(gè)傳感器線圈作為簡單LR弛豫振蕩電路中的感應(yīng)元件，其中線圈的有效電感與傳感器軸向平行的磁場成正比，LR電路由13156驅(qū)動(dòng)，13156的內(nèi)部時(shí)鐘用于測量電路的振蕩頻率，從而測量磁場。由于RM3100地磁傳感器在頻率域內(nèi)工作，分辨率和噪聲13156的內(nèi)部時(shí)鐘計(jì)數(shù)（周期計(jì)數(shù)）的數(shù)量清晰地確定。相比之下，磁通門和MR技術(shù)需要昂貴且復(fù)雜的信號(hào)處理才能獲得類似的分辨率和噪聲。