电磁传感器(普通磁场传感器-原理)

一、磁感应强度和磁场强度的单位

1.磁感应强度B-磁通量密度

磁感应强度(也叫磁通密度)的单位是特斯拉，符号是t，这个单位是1960年在巴黎举行的国际计量大会上命名的，以纪念在电磁学领域做出重要贡献的美籍塞尔维亚发明家和电子工程师尼古拉·特斯拉。

1 T = 1 V *** = 1 kgsA= 1 NA m= 1 Wbm

厘米-克-秒(CGS)的单位制中，磁感应强度的单位是高斯，是为了纪念德国数学家约翰·卡尔·弗里德里希·高斯而命名的。常用符号g或Gs。转换关系

1Gs = 110T吨.

比如在怀泰空中，磁感应强度在0.1-10nt之间；冰箱贴的磁感应强度在10Gs左右；；实验室产生的最强瞬时磁场记录为80T；最强人工磁场2800T(爆炸产生)。

2.磁场强度H-磁场强度

国际单位制中磁场强度的单位是a/m，在CGS单位制中，对应的单位是奥斯特，符号是Oe。1930年，国际电工委员会以丹麦物理学家汉斯·奥斯特的名字命名。转换关系

1Oe=1000/4≈79.5774715安培/平方米.

磁场H的单位奥斯特与磁感应强度b的单位高斯密切相关。在磁导率为的介质中，

在true 空中，1Oe=1Gs。地球磁场的强度大约是0.1-1Gs或nT。

二。磁场传感器的分类

根据可检测磁场的大小或灵敏度，磁场传感器可分为以下几类:

1.低灵敏度磁力计(b > 1gsrnt)

测量比地磁更强的磁场。它广泛应用于工业中，如无触点开关、电流测量、磁记忆读取等。最常用的传感器有检测线圈、霍尔效应传感器、磁致伸缩磁力仪等。

2.中等灵敏度磁力计(Gs~1 Gs)

测量地磁震级的磁场，测量永久偶极子对地磁方向或强度的扰动。应用包括磁罗盘、导航、武器探测、勘探、交通控制等。最常用的传感器包括检测线圈、磁通门计、磁阻磁力计等。由于太阳、地质、潮汐等的影响。，波动范围为1/1000万到1/10000，大致为1/f关系。地磁波动噪声是影响这类传感器性能的主要因素。

3.高灵敏度磁力仪(B用于弱磁检测，测量磁场梯度或永久偶极矩引起的磁场变化)。比如脑功能图的绘制，磁异构资源 *** 的频繁探测(MAD比如远程探测导弹、舰船、坦克、飞机等引起的磁异常。)，等等。最常用的传感器包括SQUID梯度仪、光泵磁力仪等。

4.医疗/生物磁力仪

磁场传感器也可用于医学生物学领域，不按检测强度分类。例如，微磁珠被用作用于DNA核酸杂交分析的磁性标记。SQUID用于脑磁探测等。

三。常用磁场传感器的原理及应用

(1)矢量磁力仪:

矢量磁场传感器对通量敏感，可以同时检测磁场的大小和方向。

1.探测线圈-搜索线圈磁强计

工作原理:法拉第电磁感应定律。当通过线圈的磁通量发生变化时，开路线圈两端会产生感应电压，而闭合线圈中会产生感应电流。可以通过检测电压或电流(或LC电路的振荡频率)的变化来测量磁场。

探测能力:超过20英尺

带宽:1Hz-1MHz

特点:可靠性高，无法测量稳定磁场。

应用:地磁监测、空科学、飞机地面检查、飞机缝翼或起落架的位置指示等。

2.磁通门磁力仪

工作原理:法拉第电磁感应定律。利用交变磁场饱和激励下，高磁导率磁芯在被测磁场中的磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的传感器。

检测能力:nT (10pT-10mT)

带宽:0-10kHz

特点:可测量静态磁场，比检测线圈耗电(5倍)。

应用:地磁(方位)检测、环境磁场监测、机场安检、惯性导航。

3.超导量子干涉器件(Squid)

SQUID是目前最灵敏的低频磁场探测器。

工作原理:超导线圈的约瑟夫森效应。超导线圈的磁通量是量子化的，只能是基本通量量子ch/2e的整数倍。可以通过测量该电流来测量磁通量。超导环中的超导电流在基点处发生干涉，干涉信号由射频电路读出。

探测能力:超过10英尺

带宽：