เครื่องวัดเกาส์
Fluxgate Magnetometer
ตัวนำยิ่งยวดควอนตัมอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ (SQUID)
เครื่องวัดความเข้มข้นของอะตอม
โปรตอนแมกเนโตมิเตอร์
ออปติคัลปั๊ม Magnetometer
เครื่องวัดฟลักซ์
แมกนีโตรีซีสเตอร์
วิธีการเรโซแนนซ์แม่เหล็ก
เอฟเฟกต์แม่เหล็ก - ออปติคัล
มุ่งเน้นไปที่ 6 ประเภทแรก (1-6) ของเครื่องวัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็ก เนื่องจากเครื่องวัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กทั้ง 6 ประเภทนี้มักใช้กันมากกว่า และ 4 ประเภทสุดท้าย (7-10) เป็นเพียงการแนะนำช่วงสั้นๆ
1. เกาส์มิเตอร์
1 หลักฟิสิกส์
Gaussmeter เป็นเครื่องมือที่ใช้หลักการของ Hall effect (ดังแสดงในรูปด้านล่าง) หัววัดฮอลล์ของเครื่องวัดเกาส์จะสร้างแรงดันไฟฟ้าเนื่องจากผลกระทบของฮอลล์ในสนามแม่เหล็ก หลังจากวัดแรงดันแล้วสามารถคำนวณสนามแม่เหล็กที่จะวัดได้
2 พารามิเตอร์เครื่องมือ
ความแม่นยำของเครื่องมือ: โดยทั่วไป 0.05 เปอร์เซ็นต์ -2 เปอร์เซ็นต์ของช่วง
(หมายเหตุ: ความแม่นยำของมิเตอร์=ค่าสูงสุดของค่าคลาดเคลื่อนสัมบูรณ์/ช่วงมิเตอร์ × 100 เปอร์เซ็นต์ )
ช่วงการวัด: โดยทั่วไป 1 G ~ 1 T ขนาด
เหมาะสำหรับการตรวจวัดสนามแม่เหล็กที่ค่อนข้างใหญ่ เช่น เกาส์นับร้อยหรือแม้แต่เทสลา และการวัดแม่เหล็กถาวรเป็นเครื่องมือที่ดีมาก แต่ไม่เหมาะสำหรับการวัดสนามแม่เหล็กอ่อน เช่น การวัดสนามแม่เหล็กโลกซึ่งไม่แม่นยำมาก
เมตรแบนด์วิดธ์
โดยทั่วไป 0Hz ~ หลายสิบ KHz
3 โพรบฮอลล์
ขนาดของโพรบค่อนข้างเล็กประมาณ 1 ถึง 2 มม. และสนามแม่เหล็กที่วัดได้คือค่าเฉลี่ยภายในช่วงขนาดนี้
มิติการวัด ง่ายต่อการรวมโพรบฮอลล์สามมิติภายในขนาด 1 ถึง 2 มม. ดังนั้นเครื่องวัดเกาส์ทั่วไปจึงสามารถวัดสนามแม่เหล็กสามมิติซึ่งเป็นข้อได้เปรียบของเครื่องวัดเกาส์
4 การใช้งานเครื่องมือ
ใช้สำหรับวัดสนามแม่เหล็กของแม่เหล็ก เหมาะสำหรับวัดสนามแม่เหล็กที่ค่อนข้างใหญ่
ฮอลล์ เอฟเฟค
เมื่อสนามแม่เหล็กตั้งฉากกับแผ่นเซมิคอนดักเตอร์ อิเล็กตรอนจะถูกเบี่ยงเบนโดยแรงลอเรนซ์ ทำให้เกิดความต่างศักย์ (เรียกว่าแรงดันฮอลล์) ทั้งสองด้าน
2. เครื่องวัดสนามแม่เหล็กไฟฟ้า Fluxgate
พารามิเตอร์เครื่องมือ
ความละเอียดโดยทั่วไปจะอยู่ในลำดับที่ 0.1nT ซึ่งอยู่ไกลเกินกว่าเครื่องวัดเกาส์!
ในกระบวนการวัดของเครื่องวัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กแบบฟลักซ์เกต บางครั้งใช้การวัดค่าบวก จากนั้นโพรบจะกลับด้านเพื่อวัดหนึ่งครั้ง การประมวลผลข้อมูล: เพิ่มผลลัพธ์ทั้งสองแล้วหารด้วย 2 จุดประสงค์คือเพื่อกำจัดการชดเชยสนามแม่เหล็ก
ความแม่นยำของมิเตอร์ 0.5 เปอร์เซ็นต์ของค่าที่อ่านได้
ช่วงการวัดของเครื่องมืออยู่ในลำดับ 0.1nT ถึงหมื่น nT ซึ่งครอบคลุมช่วงของสนามแม่เหล็กโลก แต่ไม่สามารถวัดสนามแม่เหล็กแรงสูงเป็นแม่เหล็กถาวรได้!
แบนด์วิดธ์ของเครื่องมือ DC 0Hz ~ 1KHz ขนาด
สนามแม่เหล็กตกค้างของโพรบอยู่ในลำดับ 1nT เมื่อคุณซื้อสิ่งนี้ คุณต้องอธิบายให้ผู้ผลิตทราบอย่างชัดเจน! มิฉะนั้น สนามแม่เหล็กที่หลงเหลือของโพรบจากผู้ผลิตมักจะมีขนาดค่อนข้างใหญ่ ~10nT เช่น China Metrology Institute
จุดที่ต้องใส่ใจในการซื้อ: อธิบายกับบริษัทว่าจะวัดสนามแม่เหล็ก DC หรือสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับ ฉันเคยใช้เครื่องวัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กที่ซื้อมาจาก China Metrology Institute โดยมีแบนด์วิดท์ความถี่ Hz เพียงไม่กี่รายการ หากคุณต้องการวัดสัญญาณรบกวนจากสนามแม่เหล็กที่มีความถี่กำลังไฟฟ้า คุณต้องซื้อเครื่องวัดสนามแม่เหล็กแบบฟลักซ์เกตที่มีแบนด์วิดธ์สูง
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เราจำเป็นต้องวัดสัญญาณรบกวนจากสนามแม่เหล็กที่มีความถี่กำลังไฟฟ้า และเราต้องซื้อเครื่องวัดค่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบฟลักซ์เกตที่มีแบนด์วิดท์สูง ฉันเคยเห็นทีมวิศวกรช่วยห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัยในการตรวจจับเสียงรบกวนของสนามแม่เหล็กที่มีความถี่พลังงานรอบข้างโดยใช้เครื่องวัดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบฟลักซ์เกตสามมิติ "Stefan Mayer Instruments" ซึ่งเสียงรบกวนนั้นน้อยกว่า 1pT/root Hz
ขนาดโพรบ
ขนาดของโพรบขึ้นอยู่กับว่าเป็นการวัดสนามแม่เหล็กแบบแกนเดียวหรือแบบสามแกน หัววัดแกนเดียวมีขนาดเล็กกว่าหัววัดสามแกนมาก
โพรบสามมิติ: โดยทั่วไปในลำดับ 2 ซม. ~ 3 ซม. คุณสามารถอ้างถึง Bartingdon (Bartingdon เป็นแบรนด์ที่ดีที่สุดในโลก แต่ราคาค่อนข้างสูง)
หัววัดแกนเดียว: โดยทั่วไปแล้วจะมีขนาดประมาณ 1 ซม. หรือเล็กกว่านั้น ที่ผมใช้คือ 8 มม.
หลักฟิสิกส์ 3 ประการ
เพื่อให้เข้าใจถึงวิธีการทำงานของเครื่องวัดค่าความเข้มข้นของสนามแม่เหล็ก:
ก่อนอื่น เราต้องชี้แจงคำถามว่า "ฮิสเทรีซิสลูปคืออะไร"?
ประการที่สอง หาความไม่เชิงเส้นของวงฮิสเทรีซิส (หรือที่เรียกว่าปรากฏการณ์ความอิ่มตัวของแม่เหล็ก หรือเอฟเฟกต์ฟลักซ์เกต หรือเอฟเฟกต์ของหม้อแปลงไฟฟ้า)
ในที่สุด หลักการของเครื่องวัดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบฟลักซ์เกตถูกอนุมานได้จากกฎการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์
